WO2011078207A1 - 二連型真空ポンプ装置、およびそれを備えるガス精製システム、 ならびに二連型真空ポンプ装置における排ガス振動抑制装置 - Google Patents

二連型真空ポンプ装置、およびそれを備えるガス精製システム、 ならびに二連型真空ポンプ装置における排ガス振動抑制装置 Download PDF

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清和 丸田
英典 桑田
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Definitions

  • two positive displacement vacuum pumps are connected in parallel to the adsorption tower according to fluctuations in the load (pressure of the adsorption tower) when the adsorption tower is depressurized. Or connected in series. For this reason, control for switching between parallel connection and series connection is required, and setting of switching timing is not easy. Further, in these publications, no consideration is given to what kind of control should be performed when operating the two vacuum pumps to minimize the combined power consumption of the two vacuum pumps. In addition, although there are airflow vibrations caused by the pulsation of exhaust gas from positive displacement vacuum pumps, these publications also consider how to avoid the adverse effects of the vibrations on the on-off valves arranged downstream of the vacuum pumps. Not.
  • an object of the present invention is to provide a dual-type vacuum pump device that can minimize the required power of two vacuum pumps.
  • Another object of the present invention is to provide a gas purification system including a dual vacuum pump device that can minimize the required power as described above.
  • a dual vacuum pump device has a positive displacement first vacuum pump having an intake port and an exhaust port, a first vacuum pump having an intake port and an exhaust port, and having an exhaust capacity smaller than the exhaust capacity of the first vacuum pump.
  • 2 vacuum pumps, a connection line connecting between the exhaust port of the first vacuum pump and the intake port of the second vacuum pump, and a first end connected to the connection line and gas are led out to the outside
  • a bypass line having a second end, an on-off valve disposed between the first end and the second end of the bypass line, and exhaust from the exhaust port of the first vacuum pump
  • the on-off valve is configured to switch from the open state to the closed state when the amount decreases to match the exhaust capacity of the second vacuum pump.
  • the second vacuum pump is overloaded, and the power consumption of the dual vacuum pump device as a whole increases. Therefore, according to the first aspect of the present invention, when the exhaust amount of the first vacuum pump exceeds the exhaust capacity of the second vacuum pump (that is, when there is excess gas), the on-off valve of the bypass line When the gas flow of the apparatus is controlled so that excess gas flows into the bypass line from the connection line, and the exhaust amount of the first vacuum pump does not exceed the exhaust amount of the second vacuum pump ( When there is no excess gas), the on-off valve of the bypass line is closed and both vacuum pumps are in complete series. As a result, the second vacuum pump is not overloaded and power consumption can be suppressed.
  • the excess gas flows into the bypass line from the connection line, passes through the on-off valve in the bypass line, and is then led out from the second end.
  • the second end of the bypass line is indirectly connected to the silencer, for example, through a pipe extending from the exhaust port of the second vacuum pump.
  • the first and second vacuum pumps in a completely in-line state cooperate to depressurize the inside of the object to be depressurized, and a predetermined amount of gas is discharged from the second vacuum pump. Derived.
  • the on-off valve of the bypass line is in a closed state, there is no gas passing through the bypass line.
  • the dual-type vacuum pump device further includes a pressure detector that detects a pressure in the vicinity of the intake port of the first vacuum pump, and the on-off valve is connected to the exhaust port of the first vacuum pump.
  • the open / close valve is configured to be switched from an open state to a closed state when the pressure detector detects that the exhaust amount has decreased to a pressure value indicating that the exhaust amount matches the exhaust capacity of the second vacuum pump. ing. Or when the said pressure detector detects the pressure value which shows that the pressure in the said connection line fell to atmospheric pressure, you may comprise so that the said on-off valve may be switched from an open state to a closed state.
  • the inventors of the present invention indicate that the corresponding pressure of the first vacuum pump inlet does not vary depending on the gas temperature. Discovered that even if the gas adsorption amount changes due to the change in gas temperature, for example, when the pressure at the intake port is -42 kPaG, the pressure in the connecting line is atmospheric pressure and does not change with the gas temperature.
  • the pressure detector detects a pressure value indicating that the exhaust amount from the exhaust port of the first vacuum pump matches the exhaust amount of the second vacuum pump.
  • the on-off valve is configured to switch from the open state to the closed state. Such a configuration contributes to the efficient operation of the dual vacuum pump device. If this on-off valve is closed before the pressure in the connecting line drops to atmospheric pressure, the required power of the second vacuum pump increases as shown in FIG. 14, and it remains open until the pressure is reduced below atmospheric pressure. If it is left alone, the required power of the first vacuum pump increases as shown in FIG. Therefore, when the point where the pressure of the connection line drops to atmospheric pressure is predicted, the pressure value on the inlet side of the first vacuum pump is detected by the detector, and the on-off valve of the bypass line is closed by the signal, the accurate switching Timing can be captured.
  • each of the first and second vacuum pumps is a Roots pump having a casing and a rotor in the casing, and the rotor of the first vacuum pump and the rotor of the second vacuum pump are interlocked by a single motor. And is configured to be rotationally driven. Such a configuration is suitable for reducing the required power of the dual vacuum pump device.
  • the buffer pipe when the on-off valve is in an open state, has a buffer pipe when an exhaust amount from the exhaust port of the first vacuum pump exceeds an exhaust capacity of the second vacuum pump.
  • the minimum residence time of the gas passing through the buffer tube is 0.15 seconds or longer.
  • the buffer pipe has a throttle part for locally narrowing a gas flow path passing through the buffer pipe, and the aperture ratio of the throttle part is 20 to 46%.
  • the buffer pipe has a plurality of throttle portions for locally narrowing a flow path of gas passing through the buffer pipe, and the plurality of throttle sections are located on the most upstream side in the flow path.
  • a first throttle part and a second throttle part located on the most downstream side.
  • the throttle portion is an orifice plate having an opening or a baffle plate.
  • the throttle portion is an orifice plate having an opening, and a part of the edge of the opening is flush with the inner wall surface of the buffer tube.
  • the buffer pipe is configured such that the amount of exhaust gas from the exhaust port of the first vacuum pump exceeds the intake capacity of the second vacuum pump.
  • the maximum flow velocity of the gas passing through the tube in the buffer tube is 6 to 12 m / second.
  • the buffer pipe includes a first end wall on the first end side in the bypass line, a second end wall on the second end side, the first and first end walls. And a bypass wall connected to the buffer pipe at a location on the first end wall side of the peripheral wall, for introducing gas into the buffer pipe. It has a pipe part, and the connection pipe part extends in a direction crossing the extending direction of the peripheral wall.
  • the buffer pipe includes a first end wall on the first end side in the bypass line, a second end wall on the second end side, and the first end wall. And the peripheral wall extending between the second end walls, the bypass line having a connecting pipe portion connected to the buffer pipe at the first end wall for introducing gas into the buffer pipe.
  • the connecting pipe portion has a bent structure for bending the gas flow before being introduced into the buffer pipe.
  • a gas purification system includes an adsorption tower for purifying a gas by using a pressure fluctuation adsorption method (PSA method), an adsorption tower filled with an adsorbent inside, and the present invention for depressurizing the inside of the adsorption tower.
  • PSA method pressure fluctuation adsorption method
  • a double vacuum pump device according to the first aspect of the present invention.
  • a positive displacement first vacuum pump having an intake port and an exhaust port, an intake port and an exhaust port, and an exhaust capacity smaller than the exhaust capacity of the first vacuum pump.
  • a dual vacuum pump device comprising: a bypass line having a second end for leading out; and an on-off valve disposed between the first end and the second end in the bypass line.
  • An exhaust gas vibration suppression device for providing in a bypass line.
  • the exhaust gas vibration suppression device includes a buffer pipe between the first end portion and the on-off valve for suppressing airflow vibration of gas flowing into the bypass line.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a gas purification system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the Roots pump taken along line II-II in FIG.
  • FIG. 2 is an enlarged partial cross-sectional view of the buffer tube shown in FIG. 1 and the vicinity thereof.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG.
  • It is a schematic block diagram of the modification of the gas purification system shown in FIG. 2 is a process chart showing one cycle (steps 1 to 4) in a gas purification method that can be executed by the gas purification system of FIG. It is a graph of the relationship between the decompression regeneration time and the inlet pressure when the gas temperature changes.
  • FIG. 12 is a sectional view taken along line XII-XII in FIG. It is a partial cross section schematic diagram of the 3rd modification of a buffer pipe, and its neighborhood.
  • FIG. 1 shows a schematic configuration of a gas purification system X1 according to an embodiment of the present invention.
  • the gas purification system X1 includes a PSA device Y1, a dual vacuum pump device Y2, and a silencer Y3.
  • the PSA apparatus Y1 includes adsorption towers 10A and 10B, a raw material blower 21, a tank 22, and pipes 31 to 34, and adsorbs impurities from a raw material gas, which is a mixed gas, using a pressure fluctuation adsorption method (PSA method). It is configured to remove and concentrate the target gas component.
  • the target gas component to be purified is oxygen in the air.
  • the main impurity is nitrogen.
  • Each of the adsorption towers 10A and 10B has gas passage ports 11 and 12 at both ends, and is filled with an adsorbent for selectively adsorbing impurities in the raw material gas between the gas passage ports 11 and 12. Yes.
  • a zeolitic adsorbent for selectively adsorbing nitrogen as a main impurity is employed as the adsorbent.
  • molecular sieve carbon when molecular sieve carbon is used as an adsorbent, oxygen in the air can be adsorbed as an impurity and nitrogen can be recovered as a target gas component.
  • carbon dioxide, carbon monoxide, hydrogen, methane, and the like can be recovered as target gas components by selecting a combination of the composition of the raw material gas and the adsorbent.
  • the raw material blower 21 is an air blower in the present embodiment, and is used to supply or send air sucked as a raw material gas toward the adsorption towers 10A and 10B.
  • the tank 22 is for temporarily storing the purified gas (oxygen in this embodiment).
  • the pipe 31 has a main road 31 'and branch paths 31A and 31B.
  • the main trunk road 31 ' has an end E1.
  • the end E1 is connected to the gas delivery port of the raw material blower 21.
  • the branch paths 31A and 31B are connected to the gas passage port 11 side of the adsorption towers 10A and 10B, respectively.
  • automatic valves 31a and 31b capable of switching between an open state and a closed state are attached to the branch paths 31A and 31B.
  • the pipe 32 has a main road 32 'and branch paths 32A and 32B.
  • the main trunk path 32 ' has an end E2.
  • the end E2 is connected to the tank 22.
  • the branch paths 32A and 32B are connected to the gas passage 12 side of the adsorption towers 10A and 10B, respectively.
  • the branch paths 32A and 32B are provided with automatic valves 32a and 32b capable of switching between an open state and a closed state.
  • the pipe 33 has a main trunk path 33 'and branch paths 33A and 33B.
  • the main trunk path 33 ' has an end E3.
  • the end E3 is connected to the double vacuum pump device Y2.
  • the branch paths 33A and 33B are connected to the gas passage 11 side of the adsorption towers 10A and 10B, respectively. Further, the branch paths 33A and 33B are provided with automatic valves 33a and 33b capable of switching between an open state and a closed state.
  • a pressure detector 80 is installed in the vicinity of the end E3 of the main trunk path 33 ', and the pressure detector 80 constantly detects the pressure of the intake port 41 of the vacuum pump 40A.
  • the pressure (outlet pressure value) in the connection line 52 connected to the exhaust port 42 of the vacuum pump 40A is indirectly predicted.
  • a signal is transmitted so that the on-off valve 61 opens and closes.
  • the predetermined threshold value of the inlet pressure value is set to a value at which the outlet pressure value (pressure in the connection line 52) becomes atmospheric pressure, for example.
  • the pipe 34 is provided so as to bridge the branch paths 32A and 32B of the pipe 32. Specifically, the pipe 34 is connected between the automatic valve 32a and the adsorption tower 10A in the branch path 32A, and is connected between the automatic valve 32b and the adsorption tower 10B in the branch path 32B. .
  • the pipe 34 is provided with an automatic valve 34a that can switch between an open state and a closed state.
  • the double vacuum pump device Y2 includes two vacuum pumps 40A and 40B, a motor 51, a connecting line 52, a pipe 53, and a bypass line 60.
  • the above-described PSA device is operated by operating the vacuum pumps 40A and 40B.
  • the inside of the Y1 adsorption towers 10A and 10B can be decompressed.
  • the vacuum pump 40A is a positive displacement vacuum pump, and is a roots pump in this embodiment.
  • the vacuum pump 40B is also a roots pump in this embodiment.
  • the exhaust capacity of the vacuum pump 40B (which means the maximum amount of gas that can be exhausted per unit time, the same as “intake capacity”) is smaller than the exhaust capacity of the vacuum pump 40A.
  • the vacuum pumps 40A and 40B have an intake port 41 and an exhaust port 42, respectively.
  • the end E3 of the pipe 33 in the above-described PSA device Y1 is connected to the intake port 41 of the vacuum pump 40A.
  • the roots pump has a casing 40a and two, for example, mayu-shaped rotors 40b in the casing 40a.
  • the two rotors 40b are configured to rotate synchronously in opposite directions.
  • the gas that has entered the casing 40a from the intake port 41 is confined in the space between the casing 40a and the rotor 40b, and is discharged to the exhaust port 42 side by the rotation of the rotor 40b.
  • the double vacuum pump apparatus Y2 is provided with sealing water supply means (not shown) for supplying so-called sealing water into the casings 40a of the vacuum pumps 40A and 40B. With the sealing water, high airtightness can be realized in the space formed between the casing 40a and the rotor 40b.
  • the motor 51 is for operating the vacuum pumps 40A and 40B.
  • the double vacuum pump device Y2 is configured so that the rotor of the vacuum pump 40A and the rotor of the vacuum pump 40B are rotated and driven by a single motor 51.
  • shaft parts and gears are provided between the motor 51 and the vacuum pumps 40A and 40B so that the rotor of the vacuum pump 40A and the rotor of the vacuum pump 40B are rotationally driven in conjunction with each other by a single motor 51. It is mechanically connected through parts and the like.
  • connection line 52 connects the exhaust port 42 of the vacuum pump 40A and the intake port 41 of the vacuum pump 40B.
  • the pipe 53 has end portions E4 and E5. An end E4 of the pipe 53 is connected to the exhaust port 42 of the vacuum pump 40B. The other end E5 of the pipe 53 is connected to the silencer Y3.
  • the bypass line 60 has an end E6 that is a line inlet and an end E7 that is a line outlet, and has an on-off valve 61 and a buffer pipe Z1 in the line.
  • the end E6 is connected to a connecting line 52 between the vacuum pumps 40A and 40B.
  • the end E7 is connected to the pipe 53.
  • the on-off valve 61 is located between the buffer pipe Z1 and the end E5 in the bypass line 60, and is opened and closed when the pressure set value of the pressure detector 80 is reached in this embodiment.
  • the on-off valve 61 is opened and gas can flow through the bypass line 60.
  • the on-off valve 61 is configured to reduce the pressure of the intake port 41 when the exhaust amount from the exhaust port 42 of the vacuum pump 40A (the amount of gas actually exhausted per unit time) gradually decreases to match the exhaust capacity of the vacuum pump 40B ( The pressure is specified by a test performed in advance) and is switched from the open state to the closed state. As described above, since the exhaust capacity of the vacuum pump 40B is designed to be smaller than the exhaust capacity of the vacuum pump 40A, such control is necessary.
  • the buffer pipe Z1 constitutes a part of the bypass line 60, and includes an end wall 71 on the end E6 side, an end wall 72 on the end E7 side, and an end of the bypass line 60.
  • a peripheral wall 73 extending between the walls 71 and 72 and an orifice plate 74 are provided.
  • the peripheral wall 73 has a cylindrical shape.
  • a gas inlet 73 a is provided at the end wall 71 side of the peripheral wall 73, and a gas outlet 72 a is provided at the end wall 72.
  • the peripheral wall 73 extends in the horizontal direction H.
  • the length in the extending direction of the peripheral wall 73 (that is, the buffer tube Z1) is, for example, 1 m or more.
  • the bypass line 60 includes a connecting pipe portion 62 connected to the buffer pipe Z1 at a gas inlet 73a provided in the peripheral wall 73.
  • the connecting pipe portion 62 constitutes a part of the bypass line 60, and the buffer pipe Z1 is located immediately before the upstream side and defines a gas flow path immediately before being introduced into the buffer pipe Z1.
  • the connecting pipe portion 62 extends in a direction that intersects the extending direction of the peripheral wall 73 (horizontal direction H).
  • the connecting pipe portion 62 extends in a direction orthogonal to the extending direction of the peripheral wall 73. More preferably, the connecting pipe portion 62 extends in the vertical direction V and is connected to the peripheral wall 73 of the buffer pipe Z1 from the lower side in the vertical direction V.
  • the orifice plate 74 is a throttle portion for locally narrowing the flow path of the gas passing through the inside of the buffer tube Z1, and has an opening 74a as shown in FIGS.
  • the aperture ratio of the orifice plate 74 (throttle portion) is preferably 20 to 46%, more preferably 29 to 39%.
  • the opening 74a has an edge 74a 'that is flush with the inner surface 73' of the peripheral wall 73 of the buffer tube Z1. That is, the rotationally symmetrical axis of the cylindrical buffer tube Z1 and the center of the opening 74a are displaced from each other, and the inner surface 73 ′ of the peripheral wall 73 and the lowermost end 74a ′ of the edge of the opening 74a are flush with each other. Yes.
  • the buffer pipe Z1 is used when the exhaust amount from the exhaust port 42 of the vacuum pump 40A exceeds the exhaust capacity (same as the intake capacity) of the vacuum pump 40B when the on-off valve 61 of the bypass line 60 is open.
  • the minimum residence time of the gas passing through the buffer pipe Z1 in the buffer pipe is 0.15 seconds or longer. As described above, this state occurs because the exhaust capacity of the vacuum pump 40B is smaller than the exhaust capacity of the vacuum pump 40A.
  • the buffer pipe Z1 has an exhaust amount from the exhaust port 42 of the vacuum pump 40A when the on-off valve 61 of the bypass line 60 is open when the dual vacuum pump device Y2 is in operation.
  • the maximum flow velocity in the buffer pipe of the gas passing through the buffer pipe Z1 is 6 to 12 m / second when the exhaust capacity of the pipe is exceeded.
  • the silencer Y3 is a device for reducing the noise radiated when the gas exhausted from the gas purification system X1 is exhausted. Therefore, if noise is not a problem, the silencer Y3 may be omitted and the pipe 53 and the bypass line 60 may be directly opened to the atmosphere.
  • the bypass line 60 is joined to the pipe 53 and then connected to the same silencer Y3. However, as shown in FIG. 5, the pipe 53 and the bypass line 60 are separated from each other.
  • the silencers Y3 and Y3 ′ may be connected.
  • the target gas oxygen in the present embodiment
  • the source gas air in the present embodiment
  • the target gas oxygen in the present embodiment
  • the purified oxygen gas can be obtained by repeating one cycle consisting of the following steps 1 to 4 in the adsorption towers 10A and 10B of the PSA apparatus Y1. .
  • steps 1 to 4 as shown in FIG. 6, the adsorption step, the decompression regeneration step, and the return pressure step are performed in each of the adsorption towers 10A and 10B.
  • Step 1 an adsorption process is performed in the adsorption tower 10A, and a reduced pressure regeneration process is performed in the adsorption tower 10B.
  • the adsorption tower 10A in which the adsorption process is performed in Step 1 is relatively high in the tower (for example, about 40 kPaG, which is slightly higher than the atmospheric pressure) after Step 4 (described later, the return pressure process is performed in the adsorption tower 10A): G indicates a gauge pressure, and the same applies to the following.
  • air is continuously introduced from the raw material blower 21 to the gas passage port 11 side of the adsorption tower 10A through the main passage 31 ′ and the branch passage 31A in the pipe 31.
  • Nitrogen is mainly adsorbed by the adsorbent in the adsorption tower 10A, and purified oxygen gas enriched in oxygen continues to be led out from the gas passage 12 side of the adsorption tower 10A.
  • the purified oxygen gas is guided to the tank 22 via the branch path 32 ⁇ / b> A and the main trunk path 32 ′ of the pipe 32 and stored in the tank 22.
  • the purified oxygen gas may be continuously supplied from the tank 22 to a predetermined device or plant.
  • Step 1 the inside of the adsorption tower 10B that has undergone Steps 3 to 4 (the adsorption process is performed in the adsorption tower 10B) described below is decompressed by the double vacuum pump device Y2. Specifically, after the gas passage port 11 side of the adsorption tower 10B and the suction port 41 side of the vacuum pump 40A of the dual-type vacuum pump device Y2 are in communication with each other via the pipe 33, the double-type type is used. The inside of the adsorption tower 10B is depressurized by the vacuum pump device Y2.
  • nitrogen is mainly desorbed from the adsorbent in the adsorption tower 10B and led out of the tower, and the nitrogen (off gas) is branched from the gas passage 11 side of the adsorption tower 10B to the branch path 33B and the trunk in the pipe 33. It is led to the double vacuum pump device Y2 through the path 33 ′.
  • the adsorbent is regenerated.
  • the internal pressure of the adsorption tower 10B at the start of such a decompression regeneration process is, for example, about 40 kPaG.
  • the final internal pressure of the adsorption tower 10B at the end of the decompression regeneration step varies depending on the gas temperature, but is, for example, ⁇ 66 to ⁇ 72 kPaG.
  • Step 2 the adsorption process is continued from Step 1 in the adsorption tower 10A, and the return pressure process is performed in the adsorption tower 10B.
  • Step 2 specifically, continuing from Step 1, air continues to be supplied from the raw material blower 21 to the gas passage 11 side of the adsorption tower 10A, and purified oxygen gas is led out from the gas passage 12 side of the adsorption tower 10A. to continue. A part of the purified oxygen gas is introduced into the tank 22 and stored. The other part of the purified gas is guided to the gas passage 12 side of the adsorption tower 10B through the pipe 34.
  • Step 2 the purified oxygen gas is introduced from the gas passage 12 side of the adsorption tower 10B, whereby the internal pressure of the adsorption tower 10B is recovered. That is, the inside of the adsorption tower 10B is returned to a relatively high pressure state (for example, a pressure of atmospheric pressure to about 40 kPaG).
  • a relatively high pressure state for example, a pressure of atmospheric pressure to about 40 kPaG.
  • steps 3 to 4 the adsorption process is performed in the adsorption tower 10B in the same manner as in the adsorption tower 10A in steps 1 and 2. Therefore, in steps 1 and 2, the purified oxygen gas continues to be led out from the gas passage 12 side of the adsorption tower 10B, and this purified oxygen gas is introduced into the tank 22 and stored.
  • the decompression regeneration step (Step 3) and the decompression step (Step 4) are performed in the adsorption tower 10A in the same manner as in the adsorption tower 10B in Steps 1 and 2.
  • the gas passage port 11 side of the adsorption tower 10A and the suction port 41 side of the vacuum pump 40A of the double vacuum pump device Y2 are in communication with each other via the pipe 33.
  • the inside of the adsorption tower 10A is depressurized by the double vacuum pump device Y2, whereby mainly nitrogen is desorbed from the adsorbent in the adsorption tower 10A and led out of the tower, and the nitrogen (off-gas) Is led from the gas passage 11 side of the adsorption tower 10A to the double vacuum pump device Y2 via the branch path 33A and the main path 33 'in the pipe 33.
  • the adsorbent is regenerated.
  • the purified oxygen gas can be continuously acquired from the gas purification system X1 using air as a raw material.
  • the dual vacuum pump device Y2 is specifically operated as follows.
  • step 1 the decompression regeneration process is performed in the adsorption tower 10B
  • the gas passage 11 side of the adsorption tower 10B of the PSA apparatus Y1 and the intake port of the vacuum pump 40A of the dual vacuum pump apparatus Y2 41 side is in communication with the piping 33, and the vacuum pumps 40A and 40B (connected in series via the connecting line 52) are driven by the motor 51, and the interior of the adsorption tower 10B. Is depressurized.
  • the open / close valve 61 of the bypass line 60 in the double vacuum pump device Y2 the internal pressure of the pipe 33 in the vicinity of the intake port 41 is slightly higher than the atmospheric pressure at the start of step 1 (decompression regeneration step).
  • the inside of the connection line 52 (the side subjected to pressurization by the vacuum pump 40A) is also at atmospheric pressure or higher. Therefore, immediately after the start of the decompression regeneration process in the adsorption tower 10B of the PSA apparatus Y1, the off-gas from the adsorption tower 10B passes through the vacuum pump 40A in the double vacuum pump apparatus Y2, and then partially passes through the vacuum pump 40B. Pass through, part of it passes through the bypass line 60 and is discharged to the outside through the silencer Y3.
  • the exhaust amount from the vacuum pump 40A that continues to suck off-gas from the adsorption tower 10B in step 1 is the intake 41 of the vacuum pump 40A connected to the adsorption tower 10B. It changes in accordance with the pressure on the side (that is, the inlet pressure of the double vacuum pump device Y2). Specifically, as the decompression regeneration process proceeds, the internal pressure of the adsorption tower 10B becomes smaller (therefore, the pressure on the intake port 41 side of the vacuum pump 40A also becomes smaller), and the exhaust amount from the vacuum pump 40A accordingly. Will decrease.
  • the gas having a flow rate exceeding the exhaust amount of the vacuum pump 40B is an excess gas for the vacuum pump 40B ( As described above, the exhaust capacity of the vacuum pump 40B is smaller than the exhaust capacity of the vacuum pump 40A). Excess gas for the vacuum pump 40B exists for a certain period from the start of the decompression regeneration process (step 1) of the adsorption tower 10B. When the internal pressure of the adsorption tower 10B is reduced in the decompression regeneration step, the pressure on the intake port 41 side of the vacuum pump 40A is similarly reduced.
  • the exhaust amount from the vacuum pump 40A decreases until it matches the exhaust capacity of the vacuum pump 40B (same as the intake capacity). After this match, the on-off valve 61 is closed, so that the vacuum pump 40B The exhaust amount continues to decrease while being consistent with the exhaust amount of the vacuum pump 40B.
  • the pressure change on the inlet 41 side of the vacuum pump 40A in the decompression regeneration process is as shown in FIG. 7 depending on the gas temperature. That is, since the gas adsorption amount of the adsorbent decreases as the gas temperature increases, the pressure at the intake port 41 (inlet of the dual vacuum pump device Y2) of the first vacuum pump 40A quickly decreases during the decompression regeneration time. As the gas temperature decreases, the amount of gas adsorbed by the adsorbent increases, so this pressure drop slows down.
  • FIG. 8 shows the inlet pressure and the apparent displacement (the displacement that is not converted into the standard state is referred to, and the displacement that is converted into the standard state is referred to as standard. "N" indicating the state is added), and the optimum relationship of required power is shown. This relationship is not affected by the gas temperature, and the point where the pressure in the connection line 52 of the first vacuum pump 40A and the second vacuum pump 40B becomes atmospheric pressure is that the pressure at the intake port 41 moves around -42 kPaG. Without changing, even if the temperature of the exhaust gas changes and the amount of adsorbed gas of the adsorbent changes.
  • the pressure detector 80 is installed in the vicinity of the intake port 41 side where there is no airflow vibration, and the pressure in the connection line 52 of the first vacuum pump 40A and the second vacuum pump 40B is set to be higher than atmospheric pressure or lower than atmospheric pressure in advance. If the inlet pressure value (for example, -42 kPaG) when the change point when reaching the point of change is set is set is set, the first vacuum pump 40A and the second vacuum pump 40B are always operated in a lean combination, and the dual type The minimum required power operation can be performed as the vacuum pump device Y2.
  • the inlet pressure value for example, -42 kPaG
  • the double vacuum pump device Y2 In the double vacuum pump device Y2, during the period in which excess gas exists from the start of the decompression regeneration process of the adsorption tower 10B (that is, when the exhaust amount from the vacuum pump 40A exceeds the exhaust capacity of the vacuum pump 40B). ) Detects that the pressure on the inlet 41 side is higher than the pressure set value (for example, ⁇ 42 kPaG) of the pressure detector 80, opens the on-off valve 61 of the bypass line 60, and the excess gas is connected to the connection line. The gas flow is controlled to flow into the bypass line 60 from 52.
  • the pressure set value for example, ⁇ 42 kPaG
  • the excess gas flows into the bypass line 60 from the connection line 52, and then in the bypass line 60, the buffer tube Z1. And then through the on-off valve 61 and then introduced into the silencer Y3 (or a separate silencer Y3 ′ in FIG. 5) via the ends E7 and E5, the excess gas passing through the silencer Y3. Through the gas purification system X1. At the same time, when excess gas is generated, the gas is also discharged from the exhaust port 42 of the vacuum pump 40B connected to the vacuum pump 40A via the connection line 52.
  • the work of substantial pressure reduction is performed only by the preceding vacuum pump 40A, and the latter vacuum pump 40B is not substantially involved in the pressure reduction. Since the exhaust port 42 of the vacuum pump 40B is connected to the silencer Y3 via the pipe 53, the gas that has passed through the vacuum pump 40B is exhausted outside the gas purification system X1 via the silencer Y3.
  • the vacuum pumps 40A and 40B in a completely in-line state cooperate to decompress the inside of the adsorption tower 10B as a decompression target container, A predetermined amount of gas is discharged from the vacuum pump 40B.
  • This exhaust gas is introduced into the silencer Y3 via the pipe 53 and exhausted outside the gas purification system X1.
  • the on-off valve 61 of the bypass line 60 is in a closed state, no gas passes through the bypass line 60.
  • the depressurization regeneration process for the adsorption tower 10B in Step 1 described above is executed by operating the dual vacuum pump device Y2 under reduced pressure as described above.
  • the decompression regeneration process for the adsorption tower 10A in the above-described step 3 is also performed by operating the dual vacuum pump device Y2 under reduced pressure in the same manner as described above for the decompression regeneration process of the adsorption tower 10B.
  • the on-off valve 61 that is open at the start of pressure reduction gradually decreases the exhaust amount from the vacuum pump 40A and matches the exhaust capacity of the vacuum pump 40B. From the open state to the closed state, the pressure on the inlet 41 side is detected by the pressure detector 80 and switched.
  • Such a configuration contributes to the efficient operation of the double vacuum pump device Y2 by operating the vacuum pump 40A and the vacuum pump 40B in series in the latter half of the decompression regeneration process.
  • the set value of the pressure detector 80 that can minimize the required power of the double vacuum pump device Y2 is hardly affected by the temperature change, the elapsed time from the start of the pressure reduction is set in advance, and the on-off valve 61 Compared to the case where the opening / closing control is performed, the problem of an increase in required power due to a temperature change does not occur.
  • the rotor 40b of the vacuum pump 40A and the rotor 40b of the vacuum pump 40B are rotationally driven by a single motor 51 in conjunction with each other. Yes.
  • Such a configuration is suitable for reducing the required power of the dual vacuum pump device Y2.
  • the exhaust amount from the vacuum pump 40A changes according to the pressure on the inlet 41 side of the vacuum pump 40A connected to the adsorption tower 10A or the adsorption tower 10B.
  • the smaller the pressure on the inlet 41 side the smaller the displacement. Therefore, the exhaust amount reaches the maximum value at the start of the decompression regeneration process, and there is an excess gas (a portion of the exhaust amount from the vacuum pump 40A that exceeds the exhaust capacity of the vacuum pump 40B).
  • the excess gas amount (flow rate) takes the maximum value at the start of pressure reduction. Further, the speed at which excess gas flows into the bypass line 60 from the connection line 52 is also maximized at the start of this decompression.
  • the excess gas is buffered at the start of pressure reduction at which the speed at which the gas flows from the connecting line 52 into the bypass line 60 becomes maximum. The shortest when going through. The time required for excess gas to pass through the buffer tube Z1 at the start of decompression is defined as the minimum residence time in the buffer tube. In the double vacuum pump device Y2, the buffer tube Z1 is configured so that the minimum residence time in the buffer tube is 0.15 seconds or more.
  • a relatively large air flow vibration occurs in the gas discharged from the vacuum pump 40A during the decompression operation.
  • a relatively large airflow vibration is also generated in the excess gas flowing into the bypass line 60 from the connection line 52.
  • the buffer pipe Z1 is removed from the bypass line 60 of the double vacuum pump device Y2
  • mechanical deterioration of the shaft 61a of the on-off valve 61 of the bypass line 60 is promoted due to such an excessive gas flow vibration. Is done. This is because the shaft 61a that continues to be exposed to the gas flowing in the bypass line 60 with airflow vibration continues to be improperly vibrated while continuously receiving vibration energy from the gas.
  • Such vibration of the shaft 61a induces local destruction of the material structure constituting the shaft 61a, and thus promotes deterioration of the mechanical strength of the shaft 61a.
  • the related pump device is operated while supplying seal water into the pump mechanism of the vacuum pump 40A, the deterioration of the mechanical strength of the shaft 61a becomes more remarkable.
  • the degree of vibration of the shaft 61a due to vibration of excess gas flow may reach about 13G or more in vibration acceleration.
  • the buffer pipe Z1 is provided in the bypass line 60, and the minimum residence time in the buffer pipe is 0.15 seconds or more for the buffer pipe Z1.
  • the bypass line 60 may include an on-off valve 61 'having a check valve function instead of the on-off valve 61, as shown in FIG.
  • the on-off valve 61 ′ is open when the pressure on the buffer pipe Z 1 side is higher than the pressure on the end E 7 side than the on-off valve 61 ′ in the bypass line 60, and the pressure on the buffer pipe Z 1 side.
  • the on-off valve 61 ′ having such a check valve function is in an open state immediately after the start of pressure reduction during the pressure reduction operation of the dual vacuum pump device Y2, and the exhaust amount from the vacuum pump 40A is gradually reduced to vacuum.
  • the buffer tube Z1 has the orifice plate 74 as a throttle portion for locally narrowing the gas flow path passing through the inside thereof, and the opening ratio of the orifice plate 74 is preferably 20. It is ⁇ 46%, more preferably 29 to 39%. Such a configuration is useful for efficiently dampening the air flow vibration of the excess gas passing through the buffer tube Z1.
  • the orifice plate 74 is suitable as a constriction part for adjusting the aperture ratio with high accuracy.
  • the lowermost end 74a 'at the edge of the opening 74a is flush with the inner wall surface 73' of the buffer tube Z1.
  • the minimum residence time in the buffer tube is set to 0.15 seconds or more by appropriately setting the length and / or the inner diameter of the buffer tube Z1 without providing the orifice plate 74. May be.
  • the buffer tube Z1 is connected to the exhaust port 42 of the vacuum pump 40A when the open / close valve 61 (or 61 ') of the bypass line 60 is open during the decompression operation of the dual vacuum pump device Y2.
  • the maximum flow velocity in the buffer pipe of the gas passing through the buffer pipe Z1 is 6 to 12 m / sec.
  • the flow rate when excess gas passes through the buffer pipe Z1 in the bypass line 60 is the largest at the start of pressure reduction at which the speed at which the excess gas flows into the bypass line 60 from the connection line 52 becomes maximum.
  • the flow rate when excess gas passes through the buffer tube Z1 at the start of pressure reduction is defined as the maximum flow rate in the buffer tube.
  • the maximum flow speed in the buffer pipe is set to 6 to 12 m / sec. It is preferable to construct the buffer tube Z1.
  • the bypass line 60 is used to introduce gas into the buffer pipe Z1 connected to the buffer pipe Z1 at the gas inlet 73a provided at the end wall 71 side of the peripheral wall 73 of the buffer pipe Z1.
  • a connecting pipe part 62 is provided.
  • the connecting pipe portion 62 extends in a direction intersecting with the extending direction of the peripheral wall 73 (horizontal direction H in FIG. 3), preferably in the orthogonal direction (vertical direction V), and more preferably in the vertical direction V. It extends and is connected to the peripheral wall 73 from below the vertical direction V.
  • Such a configuration is suitable for reducing the size of the buffer tube Z1 while realizing the minimum residence time in the buffer tube of 0.15 seconds or more.
  • FIG. 10 is a partial cross-sectional schematic view of the buffer tube Z1 'according to the first modification and the vicinity thereof.
  • the buffer pipe Z1 ′ includes an end wall 71 on the end E6 side in the bypass line 60, an end wall 72 on the end E7 side, a peripheral wall 73 extending between the end walls 71 and 72, and a plurality of orifice plates 74.
  • the end wall 71 has a cylindrical shape.
  • Each orifice plate 74 is a throttle portion for locally narrowing the flow path of gas passing through the inside of the buffer tube Z1 'and has an opening 74a.
  • the plurality of orifice plates 74 are arranged along the gas flow path in the buffer tube Z1 ′, and the orifice plate 74 ′ located on the most upstream side in the gas flow path, and the orifice plate 74 ′′ located on the most downstream side, Since the buffer tube Z1 ′ having such a configuration attenuates the airflow vibration of excess gas stepwise by the plurality of orifice plates 74, the effect of damping the airflow vibration is enhanced.
  • the buffer pipe Z1 ′′ has an end wall 71 on the end E6 side and an end wall 72 on the end E7 side of the bypass line 60.
  • a peripheral wall 73 extending between the end walls 71 and 72 and a baffle plate 75 are provided, and the peripheral wall 73 has a cylindrical shape.
  • the baffle plate 75 is a throttle portion for locally narrowing the flow path of the gas passing through the inside of the buffer tube Z1 ′′.
  • the aperture ratio in the baffle plate 75 is preferably 20 to 46%, more preferably
  • the opening ratio of the baffle plate 75 refers to the ratio of the cross-sectional area of the gas flow path not occupied by the baffle plate 75 to the cross-sectional area of the buffer tube Z1 ′′.
  • the baffle plate 75 functions as a throttle portion and efficiently attenuates the air flow vibration of excess gas.
  • the baffle plate 75 adjusts the aperture ratio of the orifice plate. Easier than.
  • the buffer tube Z1 ′′ may include a plurality of baffle plates 75.
  • the plurality of baffle plates 75 are arranged at appropriate intervals along the gas flow path, and the most in the gas flow path.
  • the first baffle plate located on the upstream side and the second baffle plate located on the most downstream side include a plurality of baffle plates 75, and the buffer tube having such a configuration causes stepwise vibrations of excess gas flow. As a result, the air flow vibration damping effect is enhanced.
  • FIGS. 13 and 14 show a buffer tube Z2 as a third modification.
  • the buffer pipe Z2 includes an end wall 71 on the end portion E6 side in the bypass line 60 ′, an end wall 72 on the end portion E7 side, a peripheral wall 73 extending between the end walls 71 and 72, and an orifice plate 74.
  • the peripheral wall 73 has a cylindrical shape.
  • a gas inlet 71 a is provided in the end wall 71, and a gas outlet 72 a is provided in the end wall 72.
  • the buffer tube Z2 is different from the buffer tube Z1 shown in FIG. 3 in that the gas inlet is provided not on the peripheral wall 73 but on the end wall 71, but the other configuration is the buffer tube Z1 shown in FIG. It is the same as that of the structure.
  • the connecting pipe portion 62 ′ of the bypass line 60 ′ is connected to the buffer pipe Z ⁇ b> 2 through a gas inlet 71 a provided in the end wall 71.
  • the connecting pipe portion 62 ' is located immediately upstream of the buffer pipe Z2 in the bypass line 60' and defines a gas flow path immediately before being introduced into the buffer pipe Z2.
  • the connecting pipe portion 62 ' has a bent structure for bending the gas flow immediately before being introduced into the buffer pipe Z2.
  • the connecting pipe portion 62 ' has a bent structure for bending the gas flow immediately before being introduced into the buffer pipe Z2 by 90 degrees.
  • the connecting pipe portion 62 ′ is disposed so as to guide gas from the lower side in the vertical direction V and introduce it into the buffer pipe Z ⁇ b> 2.
  • the buffer pipe Z2 shown in FIG. 13 may be combined with the on-off valve 61 'having the check valve function shown in FIG.
  • a plurality of orifice plates 74 may be provided as shown in FIG. 10, or one baffle plate 75 (or a plurality of baffle plates 75) shown in FIG. May be provided.
  • the orifice plate 74 shown in FIG. 3 and the baffle plate 75 shown in FIG. 11 may be combined.
  • Example 1 The exhaust vacuum capacity of the first vacuum pump 40A of the dual vacuum pump device Y2 is 14,800 m 3 / h, the exhaust capacity of the second vacuum pump 40B is connected in series as a root pump of 14,100 m 3 / h, and the gas temperature At 30 ° C., the gas purification system X1 shown in FIG. 1 is used to perform one cycle (steps 1 to 4) consisting of the adsorption step, the decompression regeneration step, and the return pressure step shown in FIG. The oxygen was obtained from the air as the raw material gas by repeating each of the above.
  • the amount of air supplied by the raw material blower 21 of the PSA apparatus Y1 was 8,300 Nm 3 / h (N: represents a standard state, and the same applies hereinafter).
  • the internal pressure of the adsorption towers 10A and 10B in the adsorption process was set to a maximum of 40 kPaG.
  • the final pressure in the decompression regeneration process in the adsorption towers 10A and 10B in the decompression regeneration process was ⁇ 69 kPaG, and the internal pressure of the adsorption towers 10A and 10B in the return pressure process was returned to atmospheric pressure.
  • the on-off valve 61 is opened when the pressure on the intake port 41 side reaches the pressure value of ⁇ 42 kPaG as shown in FIG. It was set to be in the closed state.
  • the double vacuum pump device Y2 was operated under reduced pressure as follows.
  • the indicated value of the pressure detector 80 is approximately between atmospheric pressure and ⁇ 42 kPaG from the start of the decompression regeneration process, that is, when the exhaust amount from the vacuum pump 40A exceeds the exhaust capacity of the vacuum pump 40B
  • the bypass line 60 is opened and closed.
  • a signal was sent to the valve 61 to open it, and the gas flow was controlled so that the excess gas flowed into the bypass line 60 from the connection line 52.
  • the exhaust amount from the vacuum pump 40A gradually decreases to coincide with the exhaust capacity of the vacuum pump 40B, that is, when the pressure detector 80 indicates -42 kPaG
  • the on-off valve 61 is switched from the open state to the closed state.
  • the pressure reduction operation of the double vacuum pump device Y2 was continued. As a result, the integrated average required power of the vacuum pump was 206 kw.
  • Example 2 The exhaust vacuum capacity of the first vacuum pump 40A of the double vacuum pump device Y2 is 14,800 m 3 / h, and the second vacuum pump 40 B is connected in series as a root pump of 14,100 m 3 / h
  • the gas purification system X1 shown in FIG. 1 is used to perform one cycle (steps 1 to 4) consisting of the adsorption step, the decompression regeneration step, and the return pressure step shown in FIG.
  • Oxygen was acquired from the air as the raw material gas by repeating for each of 10B.
  • the supply amount of air from the raw material blower 21 of the PSA apparatus Y1 was 8,300 Nm 3 / h, and the internal pressure of the adsorption towers 10A and 10B in the adsorption process was set to 40 kPaG at maximum.
  • the final pressure in the decompression regeneration process inside the adsorption towers 10A and 10B in the decompression regeneration process dropped to -72 kPaG.
  • the internal pressure was returned to atmospheric pressure.
  • the on-off valve 61 is opened when the pressure on the inlet 41 side reaches the pressure value of ⁇ 42 kPaG as a characteristic as shown in FIG. It was set to be in the closed state.
  • the same operation as in Example 1 was performed, and when the pressure detector 80 showed -42 kPaG, the on-off valve 61 was switched from the open state to the closed state, and both vacuum pumps 40A, 40B Were kept in series, and the vacuum operation of the double vacuum pump device Y2 was continued. As a result, the integrated average required power of the vacuum pump was 213 kW.
  • the first vacuum pump 40A of the double vacuum pump device Y2 has an exhaust capacity of 14,800 m 3 / h
  • the second vacuum pump 40B has an exhaust capacity of 14,100 m 3 / h.
  • the gas temperature is 30 ° C.
  • one cycle (step 1) comprising the adsorption process, the decompression regeneration process, and the decompression process shown in FIG.
  • oxygen was obtained from the air as the raw material gas.
  • the amount of air supplied by the raw material blower 21 of the PSA apparatus Y1 was 8,300 Nm 3 / h, as in Example 1, and the internal pressure of the adsorption towers 10A, 10B in the adsorption process was set to 40 kPaG at maximum.
  • the final pressure was -69 kPaG.
  • the switching from the open state to the closed state of the on-off valve 61 is set so that the on-off valve 61 is changed from the open state to the closed state when the decompression regeneration time is 7.5 seconds as shown in FIG. At that time, the pressure of the inlet 41 was -35 kPaG.
  • the internal pressure was returned to atmospheric pressure.
  • the dual vacuum pump device Y2 was operated under reduced pressure as follows.
  • the on-off valve 61 of the bypass line 60 is opened while the pressure at the intake port 41 reaches approximately -35 kPaG for approximately 7.5 seconds from the start of the decompression regeneration process, and then the on-off valve 61 is forcibly opened.
  • the vacuum pumps 40A and 40B were brought into a completely in-line state, and the vacuum operation of the double vacuum pump device Y2 was continued.
  • the average required power of the vacuum pumps 40A and 40B was 216 kW, which was increased by 10 kW compared with the case where the pressure detector 80 on the intake port 41 side was not controlled.
  • the graph of FIG. 14 shows the relationship between the inlet pressure, the apparent exhaust amount, and the required power corresponding to Comparative Example 1.
  • the first vacuum pump 40A of the double vacuum pump device Y2 has an exhaust capacity of 14,800 m 3 / h
  • the second vacuum pump 40B has an exhaust capacity of 14,100 m 3 / h.
  • the gas temperature is 40 ° C.
  • one cycle (step 1) comprising the adsorption process, the decompression regeneration process, and the decompression process shown in FIG.
  • oxygen was obtained from the air as the raw material gas.
  • the amount of air supplied from the raw material blower 21 of the PSA apparatus Y1 was 8,300 Nm 3 / h as in Example 2, and the internal pressure of the adsorption towers 10A, 10B in the adsorption process was set to 40 kPaG at maximum.
  • the final pressure was -72 kPaG.
  • the switching from the open state to the closed state of the on-off valve 61 is set so that the on-off valve 61 is changed from the open state to the closed state when a decompression regeneration time of 15 seconds elapses as shown in FIG. At that time, the pressure of the inlet 41 was -50 kPaG.
  • the internal pressure was returned to atmospheric pressure.
  • the dual vacuum pump device Y2 was operated under reduced pressure as follows.
  • the on-off valve 61 of the bypass line 60 is opened for about 15 seconds from the start of the decompression regeneration process until the pressure of the intake port 41 reaches -50 kPaG, and then the on-off valve 61 is forced from the open state.
  • the pressure reduction operation of the double vacuum pump device Y2 was continued.
  • the average required power of the vacuum pumps 40A and 40B was 224 kW, which was 11 kW higher than the case where the pressure detector 80 on the intake port 41 side was not controlled.
  • the graph of FIG. 15 shows the relationship between the inlet pressure, the apparent exhaust amount, and the required power corresponding to the comparative example 2.
  • the pressure at the intake port 41 of the upstream side vacuum pump 40A at the time when the pressure decreases until it matches the exhaust capacity of the exhaust gas becomes substantially constant ( ⁇ 42 kPaG in the first and second embodiments). Therefore, if the pressure in the vicinity of the intake port 41 of the upstream side vacuum pump 40A is measured and the on-off valve 61 is controlled to open and close, the influence of temperature change can be avoided.
  • the internal pressure of the adsorption towers 10A and 10B in the adsorption process is atmospheric pressure
  • the final pressure in the decompression regeneration process in the adsorption towers 10A and 10B in the decompression regeneration process is ⁇ 530 mmHg (gauge pressure: about ⁇ 70 kPaG)
  • the return pressure For the adsorption towers 10A and 10B in the process the internal pressure was returned to atmospheric pressure.
  • the decompression regeneration process for the adsorption towers 10A and 10B is performed by depressurizing the dual vacuum pump device Y2 having the same configuration as described above except that the buffer tube Z1 does not have the orifice plate 74. Executed.
  • the vacuum pump 40A a Roots pump having an exhaust capacity of 10,000 m 3 / h was adopted.
  • the vacuum pump 40B a roots pump with an exhaust capacity of 6,053 m 3 / h was adopted.
  • the buffer pipe Z1 (without the orifice plate 74), an inner dimension (length) in the extending direction is 4.4 m and an inner diameter is 400 mm.
  • the dual vacuum pump device Y2 was operated under reduced pressure as follows. When there is excess gas for a predetermined period from the start of the decompression regeneration process (that is, when the exhaust amount from the vacuum pump 40A exceeds the exhaust capacity of the vacuum pump 40B), the on-off valve of the bypass line 60 61 was opened, and the gas flow was controlled so that the excess gas flowed from the connecting line 52 into the bypass line 60. When the amount of exhaust from the vacuum pump 40A gradually decreases and matches the exhaust capacity of the vacuum pump 40B, the on-off valve 61 is automatically switched from the open state to the closed state, so that both vacuum pumps 40A and 40B are in a completely serial state. Then, the decompression operation of the double vacuum pump device Y2 was continued.
  • the minimum residence time of the excess gas during the decompression operation (the time required for the excess gas to pass through the buffer tube Z1 immediately after the start of decompression) was measured. It was 50 seconds. Further, when the vibration acceleration applied to the shaft 61a of the open / close valve 61 in the open state was measured, the maximum value was 3.0G. For the measurement of the vibration acceleration, a vibration measuring instrument (Rion Co., Ltd., VM-61) was used. These measurement results for Example 3 are listed in the table of FIG.
  • Example 4 The length of the buffer tube Z1 (without the orifice plate 74) in the double vacuum pump device Y2 is changed to 3.6 m (Example 4), 2.8 m (Example 5), and 2.1 m instead of 4.4 m. (Example 6)
  • the minimum residence time in the buffer tube when the double vacuum pump device Y2 was operated under reduced pressure was measured to be 0.41 seconds (Example 4). , 0.32 seconds (Example 5), 0.24 seconds (Example 6), 0.17 seconds (Example 7), 0.15 seconds (Example 8), and 0.12 seconds (Example 9). )Met.
  • the vibration acceleration applied to the shaft 61a of the on-off valve 61 in the open state during the pressure reduction operation of the double vacuum pump device Y2 of Examples 4 to 9 the maximum value is 3.1G (Example 4). 3.1 G (Example 5), 3.2 G (Example 6), 4.5 G (Example 7), 5.5 G (Example 8), and 7.0 G (Example 9).
  • the decompression regeneration step for the adsorption towers 10A and 10B is performed by operating the vacuum pumps 40A and 40B under reduced pressure (bypass during the decompression regeneration step) in the same manner as in Example 3 except that the buffer tube is not passed.
  • the on-off valve 61 of the line 60 is switched from the open state to the closed state) and executed.
  • Example 10 A gas purification system X1 similar to that in Example 3 is used except that the buffer tube Z1 in the double vacuum pump device Y2 has an orifice plate 74, and in the same manner as in Example 3, a double vacuum is used in the decompression regeneration process. While the pump device Y2 was operated under reduced pressure, oxygen was acquired from the air as the raw material gas by repeating one cycle consisting of the adsorption step, the reduced pressure regeneration step, and the return pressure step in each of the adsorption towers 10A and 10B.
  • the orifice plate 74 was provided at a location 500 mm away from the end wall 71 on the gas inlet side in the buffer tube Z1.
  • the orifice plate 74 having a diameter of the opening 74a of 230 mm is used.
  • the opening ratio of the orifice plate 74 (the diameter of the opening 74a is 230 mm) in the buffer tube Z1 having an inner diameter of 400 mm was 33%.
  • Example 10 For the buffer tube Z1 (with the orifice plate 74) of the double vacuum pump device Y2 in Example 10, the minimum residence time in the buffer tube during the decompression operation of the double vacuum pump device Y2 is measured as in Example 3. As a result, it was 0.50 seconds. Further, when the vibration acceleration applied to the shaft 61a of the on-off valve 61 in the open state when the double vacuum pump device Y2 was operated under reduced pressure, the maximum value was 2.1G. These measurement results for Example 9 are listed in the table of FIG.
  • Example 11 The length of the buffer tube Z1 (having the orifice plate 74) in the double vacuum pump device Y2 is replaced with 4.4 m (3.6 m) (Example 11), 2.8 m (Example 12), 2.1 m ( Example 13)
  • a gas purification system X1 shown in FIG. 1 was used, except that 1.5m (Example 14), 1.3m (Example 15), and 1.05m (Example 16) were used.
  • the minimum residence time in the buffer tube during the decompression operation of the duplex vacuum pump device Y2 was measured in the same manner as in Example 3. 41 seconds (Example 11), 0.32 seconds (Example 12), 0.24 seconds (Example 13), 0.17 seconds (Example 14), 0.15 seconds (Example 15), 12 seconds (Example 16). Further, when the vibration acceleration applied to the shaft 61a of the on-off valve 61 which is in the open state when the dual vacuum pump device Y2 is operated under reduced pressure, the maximum value is 2.0G (Example 11), 2.1G (implementation).
  • Example 12 2.1G (Example 13), 2.5G (Example 14), 3.0G (Example 15), and 4.5G (Example 16). These measurement results for Examples 11 to 16 are listed in the table of FIG. In addition, the measurement results regarding Examples 9 to 16 and Comparative Example 3 described above are indicated by bold lines in the graph of FIG.
  • Example 17 180 mm (Example 17), 200 mm (Example 18), 215 mm (Example 19), 230 mm (Example) instead of the diameter of the opening 74a of the orifice plate 74 of the buffer tube Z1 in the double vacuum pump device Y2 is 230 mm. 20), 250 mm (Example 21), and 270 mm (Example 22), except that the gas purification system X1 is the same as in Example 10, and the double vacuum pump device Y2 is operated under reduced pressure in the reduced pressure regeneration process.
  • the aperture ratio of the orifice plate 74 of Example 17 is 20%
  • the aperture ratio of the orifice plate 74 of Example 18 is 25%
  • the aperture ratio of the orifice plate 74 of Example 19 is 29%
  • the aperture ratio of the orifice plate 74 of Example 20 is 33%
  • the aperture ratio of the orifice plate 74 of Example 21 is 39%
  • the aperture ratio of the orifice plate 74 of Example 22 is 46%.
  • the minimum residence time in the buffer tube during the decompression operation of the double vacuum pump device Y2 was measured in the same manner as in Example 3. It was .15 seconds. Further, when the vibration acceleration applied to the shaft 61a of the on-off valve 61 which is in the open state when the double vacuum pump device Y2 is operated under reduced pressure, the maximum value is 4.2G (Example 17), 3.8G (implementation). Example 18), 3.4G (Example 19), 3.0G (Example 20), 3.3G (Example 21), 4.0G (Example 22). These measurement results relating to Examples 17 to 22 are listed in the table of FIG. 19 and indicated by bold lines in the graph of FIG. In the graph of FIG. 20, the horizontal axis represents the opening ratio (%) by the orifice plate 74 (throttle portion), and the vertical axis represents the vibration acceleration (G) of the shaft 61a of the on-off valve 61.
  • the double vacuum pump device Y2 (Examples 3 to 8, 10 to 15) using the buffer tube Z1 in which the minimum residence time of the excess gas is 0.15 seconds or more, it is applied to the shaft 61a of the on-off valve 61.
  • the vibration acceleration can be particularly reduced.

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Abstract

　二連型真空ポンプ装置Ｙ２は、容積式の真空ポンプ４０Ａ，４０Ｂ及びライン５２，６０を備える。各真空ポンプは吸気口４１と排気口４２を有し、二連型真空ポンプ装置Ｙ２の吸気口４１近傍に圧力検出器８０を備えている。ライン５２は、真空ポンプ４０Ａの排気口４２と真空ポンプ４０Ｂの吸気口４１を連結する。ライン６０は、連結ライン５２に接続された端部Ｅ６と端部Ｅ５とを有し、バッファー管Ｚ１および当該管Ｚ１と端部Ｅ５との間に位置する開閉弁６１を含み、圧力検出器８０の圧力検出信号を開閉弁６１の開閉信号とする。

Description

二連型真空ポンプ装置、およびそれを備えるガス精製システム、　　　　　　ならびに二連型真空ポンプ装置における排ガス振動抑制装置
　本発明は、二連の真空ポンプを含む装置（二連型真空ポンプ装置）、およびそれを備えるガス精製システムに関する。さらに、本発明は、二連型真空ポンプ装置における排ガス振動抑制装置にも関する。
従来技術
　容積式の真空ポンプは、様々な用途で使用されている。例えば、ガス精製方法としての圧力変動吸着法（ＰＳＡ法）を実行するうえで、容積式の真空ポンプを二基直列に接続した二連型真空ポンプ装置が使用される場合がある。
　ＰＳＡ法では、例えば、不純物を吸着するための吸着剤が充填された吸着塔が使用される。そのような吸着塔を使用して行われるＰＳＡ法によるガスの精製においては、吸着塔にて、例えば次のような吸着工程および減圧再生工程を含むサイクルが繰り返される。吸着工程では、塔内が相対的に高圧な状態にある吸着塔に対して混合ガスたる原料ガスが導入されて、当該原料ガス中の不純物が吸着剤に吸着されつつ、当該吸着塔から非吸着ガスが導出される。この非吸着ガスは、目的ガスが富化されたガスであり、精製ガスとして取得される。減圧再生工程では、塔内が減圧されて相対的に低圧化されつつ、吸着剤から不純物が脱着され、この不純物を含む脱着ガスが塔外へ導出される。この減圧再生工程にて吸着塔内を減圧するために、容積式真空ポンプが使用される場合があるのである。このような容積式真空ポンプについては、例えば下記の特許文献１，２に記載されている。
特開平１０－２９６０３４号公報 特開２００６－２７２３２５号公報
　これらの公報の開示によれば、吸着塔を減圧する際の負荷（吸着塔の圧力）の変動に応じて、２個の容積式真空ポンプ（ブロワ）を吸着塔に対して並列に接続したり、直列に接続したりしている。そのため、並列接続と直列接続の切り替えのための制御が必要となり、切換えタイミングの設定が容易ではない。また、これらの公報では、２個の真空ポンプを動作させる上で、どのような制御を行えば、２個の真空ポンプの合算した消費動力を最小化できるのかの考慮がなされていない。また、容積式真空ポンプの排ガスの脈動から起こる気流振動を伴うものであるが、その振動が真空ポンプの下流側に配置される開閉弁に与える悪影響をどのように回避するかもこれら公報では考慮されていない。
　そこで、本発明は、２個の真空ポンプの所要動力を最小化できる二連型真空ポンプ装置を提供することを目的とする。
　本発明の別の課題は、以上のように所要動力を最小化できる二連型真空ポンプ装置を含むガス精製システムを提供することにある。
　本発明のさらに別の課題は、二連型真空ポンプ装置における排ガス振動抑制装置を提供することにある。
　本発明の第１の側面によると、二連型真空ポンプ装置が提供される。この二連型真空ポンプ装置は、吸気口および排気口を有する容積式の第１真空ポンプと、吸気口および排気口を有するとともに、前記第１真空ポンプの排気容量よりも小さな排気容量を有する第２真空ポンプと、前記第１真空ポンプの前記排気口および前記第２真空ポンプの前記吸気口の間を連結する連結ラインと、前記連結ラインに接続された第１端部およびガスを外部に導出するための第２端部を有するバイパスラインと、前記バイパスラインにおける前記第１端部および前記第２端部の間に配置された開閉弁と、前記第１真空ポンプの前記排気口からの排気量が前記第２真空ポンプの排気容量に一致するまで低下したときに、前記開閉弁は開状態から閉状態へと切り替えるように構成されている。
　本発明の第１の側面による二連型真空ポンプ装置の使用に際しては、第１真空ポンプの吸気口は、例えば所定のラインを介して、大気圧より低い所定圧力まで内部を減圧することが必要な容器（減圧対象容器）に連結される。そのような減圧対象容器としては、例えば、ＰＳＡ法を実行するための吸着塔や、半導体製造装置の真空チャンバなどが挙げられる。また、本ポンプ装置の稼動時には、連結ラインを介して直列に接続された第１および第２真空ポンプが稼動される。第１真空ポンプないしその排気口からの排気量のうち、第２真空ポンプの排気量を超える流量のガスは、第２真空ポンプにとっての過剰ガスであり、これを第２真空ポンプにそのまま送り込むと、第２真空ポンプは過負荷状態となって、二連型真空ポンプ装置の全体としての消費動力が増加する。そこで、本発明の第１の側面によれば、第１真空ポンプの排気量が第２真空ポンプの排気容量を超えているとき（即ち、過剰ガスのあるとき）には、バイパスラインの開閉弁を開状態として、過剰ガスが連結ラインからバイパスラインに流入するように本装置のガス流れを制御し、また、第１真空ポンプの排気量が第２真空ポンプの排気量を超えていないとき（過剰ガスのないとき）には、バイパスラインの開閉弁を閉状態として、両真空ポンプを完全直列状態としているのである。この結果、第２真空ポンプが過負荷状態にはならず、消費動力を抑制することができるのである。過剰ガスが生じている状態にあっては、当該過剰ガスは、連結ラインからバイパスラインに流入した後、バイパスライン内において、開閉弁を通過し、その後に第２端部から導出される。バイパスラインの第２端部は、例えば、第２真空ポンプの排気口から伸びる配管を通じて、間接的に消音器に連結される。一方、過剰ガスが生じていない状態にあっては、完全直列状態にある第１および第２真空ポンプが協働して減圧対象容器の内部を減圧し、第２真空ポンプから所定量のガスが導出される。このとき、バイパスラインの開閉弁は閉状態にあるため、バイパスラインを通過するガスはない。
　好ましくは、二連型真空ポンプ装置は、前記第１真空ポンプの前記吸気口の近傍の圧力を検出する圧力検出器をさらに備え、前記開閉弁は、前記第１真空ポンプの前記排気口からの排気量が前記第２真空ポンプの排気容量に一致したことを示す圧力値まで低下したことを前記圧力検出器が検出したときに、前記開閉弁を開状態から閉状態へと切り替えるように構成されている。或いは、前記連結ライン内における圧力が大気圧まで低下したことを示す圧力値を前記圧力検出器が検出したときに、前記開閉弁を開状態から閉状態へと切り替えるように構成してもよい。
　本発明の第１の側面に係る二連型真空ポンプ装置の特性として、予め第１真空ポンプの吸気口圧力に応じて、見掛け排気量（標準状態に換算していない排気量）がどのように変化するか、および、所要動力がどのように変化するかを、図８のような特性グラフとして予測しておく。この特性グラフは、第１真空ポンプのみが作用して連結ラインからバイパスラインの開閉弁を通じて第２真空ポンプにとって過剰なガスが外部に排出される最適なポイントを示唆しており、吸気口圧力が例えば－４２ｋＰａＧにまで低下し、同時に連結ラインの圧力が大気圧にまで降下し、第２真空ポンプにとって過剰なガスが０となり、第１真空ポンプと第２真空ポンプが連携して直列に排気ガスを排出することができる二連型真空ポンプ装置の最小で最適な所要動力をもたらすことを表している。
　本発明者らは、第１真空ポンプと第２真空ポンプの連結ラインの圧力が大気圧となるとき、これに対応する第１真空ポンプ吸気口の圧力がガス温度によって変動しないこと、具体的にはガス温度が変化してガス吸着量が変わっても、例えば、吸気口の圧力が－４２ｋＰａＧのときに、連結ラインの圧力が大気圧であってガス温度によって変化しないことを発見した。この－４２ｋＰａＧの圧力は第１真空ポンプと第２真空ポンプの組み合わせにおいて第１真空ポンプの排気量を大きくすると、所要動力の折れ曲がり点は－４２ｋＰａＧ以下の方向へ移動し、第２真空ポンプの排気量を大きくすると－４２ｋＰａＧ以上の方向へ移動する。更にガス温度の影響については、ガス温度が高くなる夏季には（例えば４０℃のとき）、吸着剤へのガス吸着量が減少し、減圧再生時の吸気口側の圧力が下がり、図７の下側の曲線のように変化する。一方、ガス温度が低下する冬季には（例えば２０℃になると）吸着剤へのガス吸着量が増加し、減圧再生時の吸気口側の圧力は上昇し図７の上側の曲線のように変化する。しかしながら、二連型真空ポンプ装置が、定容量式であるルーツポンプを用いる場合には、季節変動によるガス温度変化から起こるガス吸着量変化の影響を受けず見掛け排気量は変わらない。
　本発明の好適な実施形態においては、前記第１真空ポンプの前記排気口からの排気量が前記第２真空ポンプの排気量に一致したことを示す圧力値を前記圧力検出器が検出したときに、前記開閉弁は開状態から閉状態へと切り替えるように構成されている。このような構成は、二連型真空ポンプ装置を効率よく稼動させるのに資する。この開閉弁を連結ラインの圧力が大気圧に降下する前に閉じると、図１４のように第２真空ポンプの所要動力が増加し、また、大気圧以下に減圧される状態にまで開のままで放置すると図１５のように第１真空ポンプの所要動力が増加する。したがって、連結ラインの圧力が大気圧まで降下する点を予測し、第１真空ポンプの吸気口側の圧力値を検出器で検出し、その信号でバイパスラインの開閉弁を閉じると、正確な切り替えタイミングを捕らえることができる。
　好ましくは、第１および第２真空ポンプは、それぞれ、ケーシングと当該ケーシング内のロータとを有するルーツポンプであり、単一のモータによって第１真空ポンプのロータと第２真空ポンプのロータとが連動して回転駆動されるように構成されている。このような構成は、本二連型真空ポンプ装置の所要動力を低減するうえで好適である。
　好ましくは、前記バイパスラインは、当該バイパスラインに流入するガスの気流振動を抑制するためのバッファー管を前記第１端部と前記開閉弁との間に備えている。
　好ましくは、前記バッファー管は、前記開閉弁が開状態である場合において、前記第１真空ポンプの前記排気口からの排気量が前記第２真空ポンプの排気容量を超えているときに当該バッファー管を通過するガスのバッファー管内最小滞留時間が０.１５秒以上となるように構成されている。
　好ましくは、前記バッファー管は、その内部を通過するガスの流路を局所的に狭めるための絞り部を有し、当該絞り部の開口率は２０～４６％である。
　好ましくは、前記バッファー管は、その内部を通過するガスの流路を局所的に狭めるための複数の絞り部を有し、当該複数の絞り部は、前記流路にて最も上流側に位置する第１の絞り部と最も下流側に位置する第２の絞り部とを含む。
　好ましくは、前記絞り部は、開口を有するオリフィス板、またはバッフル板である。
　好ましくは、前記絞り部は、開口を有するオリフィス板であり、前記開口の縁部の一部は、前記バッファー管の内壁面と面一となっている。
　好ましくは、前記バッファー管は、前記開閉弁が開状態である場合において、前記第１真空ポンプの前記排気口からの排出ガス量が前記第２真空ポンプの吸気容量を超えているときに当該バッファー管を通過するガスのバッファー管内最大流速が６～１２ｍ／秒となるように、構成されている。
　好適な実施形態によれば、前記バッファー管は、前記バイパスラインにおける前記第１端部の側の第１端壁と、前記第２端部の側の第２端壁と、当該第１および第２端壁の間を延びる周壁とを有し、前記バイパスラインは、前記周壁における前記第１端壁側の箇所にて前記バッファー管に接続された、当該バッファー管にガスを導入するための接続管部を有し、当該接続管部は、前記周壁の延び方向に交差する方向に延びる。
　別の好適な実施形態によれば、前記バッファー管は、前記バイパスラインにおける前記第１端部の側の第１端壁と、前記第２端部の側の第２端壁と、当該第１および第２端壁の間を延びる周壁とを有し、前記バイパスラインは、前記第１端壁にて前記バッファー管に接続された、当該バッファー管にガスを導入するための接続管部を有し、当該接続管部は、前記バッファー管に導入される前のガスの流れを曲げるための屈曲構造を有する。
　本発明の第２の側面によるとガス精製システムが提供される。このガス精製システムは、圧力変動吸着法（ＰＳＡ法）を利用してガスを精製するための、吸着剤が内部に充填された吸着塔と、当該吸着塔の内部を減圧するための、本発明の第１の側面に係る二連型真空ポンプ装置と、を備える。
　本発明の第３の側面によると、吸気口および排気口を有する容積式の第１真空ポンプと、吸気口および排気口を有するとともに、前記第１真空ポンプの排気容量よりも小さな排気容量を有する第２真空ポンプと、前記第１真空ポンプの前記排気口および前記第２真空ポンプの前記吸気口の間を連結する連結ラインと、前記連結ラインに接続された第１端部およびガスを外部に導出するための第２端部を有するバイパスラインと、前記バイパスラインにおける前記第１端部および前記第２端部の間に配置された開閉弁と、を備える二連型真空ポンプ装置において、前記バイパスライン内に設けるための排ガス振動抑制装置が提供される。この排ガス振動抑制装置は、前記第１端部と前記開閉弁との間に、前記バイパスラインに流入するガスの気流振動を抑制するためのバッファー管を備えている。
本発明の実施形態に係るガス精製システムの概略構成図である。 図１の線II－IIに沿ったルーツポンプの断面図である。 図１に示すバッファー管およびその近傍の拡大一部断面図である。 図３の線IV－IVに沿った断面図である。 図１に示すガス精製システムの変形例の概略構成図である。 図１のガス精製システムによって実行することが可能なガス精製方法における１サイクル（ステップ１～４）を表す工程表である。 ガス温度が変化したときの減圧再生時間と吸気口圧力との関係グラフである。 二連型真空ポンプ装置の吸気口圧力と見掛け排気量および最適な所要動力との関係示すグラフである。 バイパスラインにおける開閉弁の変形例を示す図である。 バッファー管の第１変形例およびその近傍の一部断面模式図である。 バッファー管の第２変形例およびその近傍の一部断面模式図である。 図１１の線XII－XIIに沿った断面図である。 バッファー管の第３変形例およびその近傍の一部断面模式図である。 二連型真空ポンプ装置の吸気口圧力と見掛け排気量およびバイパスラインの開閉弁を早いタイミングで閉じた場合の所要動力との関係を示すグラフである。 二連型真空ポンプ装置の吸気口圧力と見掛け排気量およびバイパスラインの開閉弁を遅いタイミングで閉じた場合の所要動力との関係を示すグラフである。 実施例３～１６に関する測定結果をまとめた表である。 比較例３に係るガス精製システムの概略構成図である。 実施例３～１６および比較例３に関する測定結果を表すグラフである。 実施例１７～２２に関する測定結果をまとめた表である。 実施例１７～２２に関する測定結果を表すグラフである。
　図１は、本発明の実施形態に係るガス精製システムＸ１の概略構成を表す。ガス精製システムＸ１は、ＰＳＡ装置Ｙ１と、二連型真空ポンプ装置Ｙ２と、消音器Ｙ３とを備える。
　ＰＳＡ装置Ｙ１は、吸着塔１０Ａ，１０Ｂと、原料ブロワ２１と、タンク２２と、配管３１～３４とを備え、混合ガスたる原料ガスから圧力変動吸着法（ＰＳＡ法）を利用して不純物を吸着除去して目的ガス成分を濃縮分離するように構成されている。精製対象たる目的ガス成分は、本実施形態では、空気中の酸素である。この場合、主な不純物は窒素である。
　吸着塔１０Ａ，１０Ｂのそれぞれは、両端にガス通過口１１，１２を有し、ガス通過口１１，１２の間において、原料ガス中の不純物を選択的に吸着するための吸着剤が充填されている。本実施形態では、吸着剤として、主な不純物たる窒素を選択的に吸着するためのゼオライト系吸着剤が採用される。しかしながら、吸着剤として分子篩炭素を用いる場合には、空気中の酸素を不純物として吸着して、窒素を目的ガス成分として回収することもできる。また、原料ガスの組成と吸着剤の組合せを選択することにより、二酸化炭素、一酸化炭素、水素、メタンなどを目的ガス成分として回収することも可能である。
　原料ブロワ２１は、本実施形態では空気ブロワであり、原料ガスとして吸引した空気を吸着塔１０Ａ，１０Ｂに向けて供給ないし送出するためのものである。タンク２２は、精製されたガス（本実施形態では酸素）を一旦貯留するためのものである。
　配管３１は、主幹路３１’および分枝路３１Ａ，３１Ｂを有する。主幹路３１’は、端部Ｅ１を有する。端部Ｅ１は、原料ブロワ２１のガス送出口に接続されている。分枝路３１Ａ，３１Ｂは、それぞれ、吸着塔１０Ａ，１０Ｂのガス通過口１１側に連結されている。また、分枝路３１Ａ，３１Ｂには、開状態と閉状態との間を切り替わることが可能な自動弁３１ａ，３１ｂが付設されている。
　配管３２は、主幹路３２’および分枝路３２Ａ，３２Ｂを有する。主幹路３２’は、端部Ｅ２を有する。端部Ｅ２は、タンク２２に接続されている。分枝路３２Ａ，３２Ｂは、それぞれ、吸着塔１０Ａ，１０Ｂのガス通過口１２側に連結されている。また、分枝路３２Ａ，３２Ｂには、開状態と閉状態との間を切り替わることが可能な自動弁３２ａ，３２ｂが付設されている。
　配管３３は、主幹路３３’および分枝路３３Ａ，３３Ｂを有する。主幹路３３’は、端部Ｅ３を有する。端部Ｅ３は、二連型真空ポンプ装置Ｙ２に対して接続されている。分枝路３３Ａ，３３Ｂは、それぞれ、吸着塔１０Ａ，１０Ｂのガス通過口１１側に連結されている。また、分枝路３３Ａ，３３Ｂには、開状態と閉状態との間を切り替わることが可能な自動弁３３ａ，３３ｂが付設されている。主幹路３３'の端部Ｅ３の近傍には、圧力検出器８０が設置されており、当該圧力検出器８０は真空ポンプ４０Ａの吸気口４１の圧力を常時検出する。この圧力検出器８０で検出される圧力値（入口圧力値）を監視することにより、真空ポンプ４０Ａの排気口４２につながる連結ライン５２内の圧力（出口圧力値）を間接的に予測し、この入口圧力値が所定の閾値（設定圧力値）になったとき、開閉弁６１が開閉するように信号を発信する。この入口圧力値の所定の閾値は、例えば上記出口圧力値（連結ライン５２内の圧力）が大気圧になる値に設定される。
　配管３４は、配管３２の分枝路３２Ａ，３２Ｂを架橋するように設けられている。具体的には、配管３４は、分枝路３２Ａにおける自動弁３２ａと吸着塔１０Ａとの間に連結され、且つ、分枝路３２Ｂにおける自動弁３２ｂと吸着塔１０Ｂとの間に連結されている。また、配管３４には、開状態と閉状態との間を切り替わることが可能な自動弁３４ａが付設されている。
　二連型真空ポンプ装置Ｙ２は、二つの真空ポンプ４０Ａ，４０Ｂと、モータ５１と、連結ライン５２と、配管５３と、バイパスライン６０とを備え、真空ポンプ４０Ａ，４０Ｂの稼動によって上述のＰＳＡ装置Ｙ１の吸着塔１０Ａ，１０Ｂの内部を減圧し得るように構成されている。
　真空ポンプ４０Ａは、容積式の真空ポンプであり、本実施形態ではルーツポンプである。真空ポンプ４０Ｂも、本実施形態ではルーツポンプである。真空ポンプ４０Ｂの排気容量（単位時間に排気できるガスの最大量をいい、「吸気容量」と同じ）は、真空ポンプ４０Ａの排気容量より小さい。真空ポンプ４０Ａ，４０Ｂは、それぞれ、吸気口４１および排気口４２を有する。上述のＰＳＡ装置Ｙ１における配管３３の端部Ｅ３は、真空ポンプ４０Ａの吸気口４１に接続されている。
　ルーツポンプは、例えば、図２に示すように、ケーシング４０ａと、当該ケーシング４０ａ内の二個の例えばマユ型のロータ４０ｂとを有する。二個のロータ４０ｂは、互いに反対方向に同期回転するように構成されている。このようなルーツポンプの駆動時には、吸気口４１からケーシング４０ａ内に入った気体は、ケーシング４０ａとロータ４０ｂ間の空間に閉じ込められ、ロータ４０ｂの回転で排気口４２の側に排出される。また、本実施形態では、いわゆるシール水を真空ポンプ４０Ａ，４０Ｂの各ケーシング４０ａ内に供給するためのシール水供給手段（図示略）が、二連型真空ポンプ装置Ｙ２に設けられている。シール水により、ケーシング４０ａとロータ４０ｂの間に形成される空間について高い気密性を実現することができる。
　モータ５１は、真空ポンプ４０Ａ，４０Ｂを稼動させるためのものである。二連型真空ポンプ装置Ｙ２においては、単一のモータ５１によって真空ポンプ４０Ａのロータと真空ポンプ４０Ｂのロータとが連動して回転駆動されるように構成されている。具体的には、単一のモータ５１によって真空ポンプ４０Ａのロータと真空ポンプ４０Ｂのロータとが連動して回転駆動されるように、モータ５１と真空ポンプ４０Ａ，４０Ｂの間は、軸部品やギア部品等を介して機械的に連結されている。
　連結ライン５２は、真空ポンプ４０Ａの排気口４２と真空ポンプ４０Ｂの吸気口４１との間を連結する。配管５３は、端部Ｅ４，Ｅ５を有する。配管５３の端部Ｅ４は、真空ポンプ４０Ｂの排気口４２に接続されている。配管５３のもう一方の端部Ｅ５は、消音器Ｙ３に接続されている。
　バイパスライン６０は、ライン入口たる端部Ｅ６およびライン出口たる端部Ｅ７を有し、且つ、開閉弁６１およびバッファー管Ｚ１をライン内に有する。端部Ｅ６は、真空ポンプ４０Ａ，４０Ｂ間の連結ライン５２に接続されている。端部Ｅ７は、配管５３に接続されている。開閉弁６１は、バイパスライン６０におけるバッファー管Ｚ１と端部Ｅ５の間に位置し、本実施形態では、圧力検出器８０の圧力設定値に到達した時点で開閉される。二連型真空ポンプ装置Ｙ２の稼動時には、開閉弁６１が開状態とされてバイパスライン６０をガスが通流可能とされる期間がある。開閉弁６１は、真空ポンプ４０Ａの排気口４２からの排気量（単位時間当たりに実際に排気されるガス量）が漸減して真空ポンプ４０Ｂの排気容量に一致するときの吸気口４１の圧力（その圧力は予め行われる試験により特定される）を検知し、開状態から閉状態へと切り替えられるように、構成されている。上述したように、真空ポンプ４０Ｂの排気容量は、真空ポンプ４０Ａの排気容量より小さく設計されているため、このような制御が必要となる。
　バッファー管Ｚ１は、図１または図３に示すように、バイパスライン６０の一部を構成し、バイパスライン６０の端部Ｅ６側の端壁７１と、端部Ｅ７側の端壁７２と、端壁７１，７２間を延びる周壁７３と、オリフィス板７４とを備える。本実施形態では、周壁７３は円筒形状を有する。周壁７３における端壁７１側の箇所にガス入口７３ａが設けられ、且つ、端壁７２にガス出口７２ａが設けられている。好ましくは、周壁７３は水平方向Ｈに延びる。周壁７３（すなわち、バッファー管Ｚ１）の延び方向における長さは、例えば１ｍ以上である。また、バイパスライン６０は、周壁７３に設けられたガス入口７３ａにてバッファー管Ｚ１に接続された接続管部６２を有する。この接続管部６２は、バイパスライン６０の一部を構成し、バッファー管Ｚ１が上流側直前に位置し、バッファー管Ｚ１へ導入される直前のガスの流路を規定する。本実施形態では、接続管部６２は、周壁７３の延び方向（水平方向Ｈ）に交差する方向に延びる。好ましくは、接続管部６２は、周壁７３の延び方向に直交する方向に延びる。より好ましくは、接続管部６２は、鉛直方向Ｖに延び且つ鉛直方向Ｖにおける下側からバッファー管Ｚ１の周壁７３に接続している。
　オリフィス板７４は、バッファー管Ｚ１の内部を通過するガスの流路を局所的に狭めるための絞り部であり、図３および図４に示されるように開口７４ａを有する。オリフィス板７４（絞り部）における開口率は、好ましくは２０～４６％であり、より好ましくは２９～３９％である。開口７４ａは、バッファー管Ｚ１の周壁７３の内面７３’と面一の縁端７４ａ’を有する。すなわち、円筒形状のバッファー管Ｚ１の回転対称軸心と開口７４ａの中心とは位置ずれしており、周壁７３の内面７３’と開口７４ａの縁部の最下端７４ａ’とが面一となっている。
　二連型真空ポンプ装置Ｙ２の稼動時には、開閉弁６１が開状態とされてバイパスライン６０をガスが通流可能とされる期間がある。バッファー管Ｚ１は、バイパスライン６０の開閉弁６１が開状態である場合において、真空ポンプ４０Ａの排気口４２からの排気量が真空ポンプ４０Ｂの排気容量（吸気容量に同じ）を超えているときに当該バッファー管Ｚ１を通過するガスのバッファー管内最小滞留時間が０.１５秒以上となるように、構成されている。上述のように、真空ポンプ４０Ｂの排気容量が、真空ポンプ４０Ａの排気容量より小さいことからこのような状態が生じる。また、好ましくは、バッファー管Ｚ１は、二連型真空ポンプ装置Ｙ２の稼動時にバイパスライン６０の開閉弁６１が開状態である場合において、真空ポンプ４０Ａの排気口４２からの排気量が真空ポンプ４０Ｂの排気容量を超えているときに当該バッファー管Ｚ１を通過するガスのバッファー管内最大流速が６～１２ｍ／秒となるようにも構成されている。
　消音器Ｙ３は、本ガス精製システムＸ１から排気されるガスの当該排気に際して放射される騒音を小さくするための装置である。従って、騒音が問題にならないのであれば、消音器Ｙ３は省略して、配管５３及びバイパスライン６０を直接大気中に開放してもよい。また、図１の実施形態では、バイパスライン６０は配管５３に合流させた上で同一の消音器Ｙ３に接続しているが、図５に示すように、配管５３とバイパスライン６０とをそれぞれ別の消音器Ｙ３、Ｙ３’に接続するようにしてもよい。
　以上のような構成を有するガス精製システムＸ１（ＰＳＡ装置Ｙ１および二連型真空ポンプ装置Ｙ２を含む）を使用して、原料ガス（本実施形態では空気）から目的ガス（本実施形態では酸素）を精製することができる。具体的には、ＰＳＡ装置Ｙ１および二連型真空ポンプ装置Ｙ２の稼動時において、ＰＳＡ装置Ｙ１における自動弁３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂ，３４ａを所定のタイミングで開閉状態を切り替えることによって、システム内にて所望のガスの流れ状態を実現して、ＰＳＡ装置Ｙ１の吸着塔１０Ａ，１０Ｂにて以下のステップ１～４からなる１サイクルを繰り返し、精製酸素ガスを取得することができる。１サイクル（ステップ１～４）においては、図６に示すように、吸着塔１０Ａ，１０Ｂのそれぞれにて、吸着工程、減圧再生工程、および復圧工程が行われる。
　ステップ１では、吸着塔１０Ａにて吸着工程が行われ、且つ、吸着塔１０Ｂにて減圧再生工程が行われる。ステップ１にて吸着工程が行われる吸着塔１０Ａは、後述のステップ４（吸着塔１０Ａでは復圧工程が行われる）を経て塔内が相対的に高圧（例えば、大気圧より若干高い約４０ｋＰａＧ：Ｇはゲージ圧を示し、以下も同じ）の状態にある。そして、ステップ１では、このような吸着塔１０Ａのガス通過口１１側に、原料ブロワ２１から、配管３１における主幹路３１’および分枝路３１Ａを介して、空気が導入され続け、当該空気中の主に窒素が吸着塔１０Ａ内の吸着剤に吸着され、且つ、酸素が富化された精製酸素ガスが吸着塔１０Ａのガス通過口１２側から導出され続ける。精製酸素ガスは、配管３２の分枝路３２Ａおよび主幹路３２’を介してタンク２２へと導かれて当該タンク２２に貯留される。この精製酸素ガスについては、タンク２２から所定の装置やプラントに供給し続けてもよい。
　これとともに、ステップ１では、後述のステップ３～４（吸着塔１０Ｂでは吸着工程が行われる）を経た吸着塔１０Ｂにおいて、二連型真空ポンプ装置Ｙ２によって内部が減圧される。具体的には、吸着塔１０Ｂのガス通過口１１側と二連型真空ポンプ装置Ｙ２の真空ポンプ４０Ａの吸気口４１側とが配管３３を介して連通した状態とされたうえで、二連型真空ポンプ装置Ｙ２によって吸着塔１０Ｂの内部が減圧される。これにより、吸着塔１０Ｂ内の吸着剤から主に窒素が脱着されて塔外に導出され、当該窒素（オフガス）は、吸着塔１０Ｂのガス通過口１１側から配管３３における分枝路３３Ｂおよび主幹路３３’を介して二連型真空ポンプ装置Ｙ２へと導かれる。吸着塔１０Ｂ内の吸着剤から窒素が脱着することにより、当該吸着剤は再生されることとなる。このような減圧再生工程の開始時における吸着塔１０Ｂの内部圧力は、例えば約４０ｋＰａＧである。また、減圧再生工程の終了時における吸着塔１０Ｂの最終到達内部圧力は、ガス温度によって変化するが、例えば、－６６～－７２ｋＰａＧである。
　ステップ２では、吸着塔１０Ａにてステップ１から引き続き吸着工程が行われ、且つ、吸着塔１０Ｂにて復圧工程が行われる。ステップ２では、具体的には、ステップ１から引き続き、原料ブロワ２１から吸着塔１０Ａのガス通過口１１側に空気が供給され続け、吸着塔１０Ａのガス通過口１２側から精製酸素ガスが導出され続ける。精製酸素ガスの一部は、タンク２２に導入されて貯留される。精製ガスの他の一部は、配管３４を介して吸着塔１０Ｂのガス通過口１２側に導かれる。ステップ２では、吸着塔１０Ｂのガス通過口１２側から精製酸素ガスが導入されることにより、吸着塔１０Ｂの内部圧力が回復される。即ち、吸着塔１０Ｂ内が相対的に高圧（例えば大気圧～約４０ｋＰａＧの圧力）の状態に復帰させられる。
　ステップ３～４では、ステップ１～２で吸着塔１０Ａにおいて行われたのと同様に、吸着塔１０Ｂにおいて吸着工程が行われる。したがって、ステップ１～２では、吸着塔１０Ｂのガス通過口１２側から精製酸素ガスが導出され続け、この精製酸素ガスは、タンク２２に導入されて貯留される。これとともに、ステップ３～４では、ステップ１～２で吸着塔１０Ｂにおいて行われたのと同様に、吸着塔１０Ａにおいて、減圧再生工程（ステップ３）および復圧工程（ステップ４）が行われる。ステップ３における吸着塔１０Ａの減圧再生工程では、吸着塔１０Ａのガス通過口１１側と二連型真空ポンプ装置Ｙ２の真空ポンプ４０Ａの吸気口４１側とが配管３３を介して連通した状態とされたうえで、二連型真空ポンプ装置Ｙ２によって吸着塔１０Ａの内部が減圧され、これにより、吸着塔１０Ａ内の吸着剤から主に窒素が脱着されて塔外に導出され、当該窒素（オフガス）は、吸着塔１０Ａのガス通過口１１側から配管３３における分枝路３３Ａおよび主幹路３３’を介して二連型真空ポンプ装置Ｙ２へと導かれる。吸着塔１０Ａ内の吸着剤から窒素が脱着することにより、当該吸着剤は再生されることとなる。
　以上のようにして、ガス精製システムＸ１からは、空気を原料として精製酸素ガスを取得し続けることができる。このようなガス精製システムＸ１において、二連型真空ポンプ装置Ｙ２については、具体的には以下のように稼動させる。
　上述のステップ１（吸着塔１０Ｂでは減圧再生工程が行われている）においては、ＰＳＡ装置Ｙ１の吸着塔１０Ｂのガス通過口１１側と、二連型真空ポンプ装置Ｙ２の真空ポンプ４０Ａの吸気口４１側とが、配管３３を介して連通している状態にあり、モータ５１によって真空ポンプ４０Ａ，４０Ｂ（連結ライン５２を介して直列に接続されている）が駆動されて、吸着塔１０Ｂの内部が減圧される。二連型真空ポンプ装置Ｙ２におけるバイパスライン６０の開閉弁６１は、このステップ１（減圧再生工程）の開始時においては吸気口４１の近傍における配管３３の内部圧力は大気圧より若干高い圧力にあり（吸着塔Ｂにおける吸着圧力が例えば４０ｋＰａＧであるため）、連結ライン５２（真空ポンプ４０Ａによる加圧を受ける側）の内部も大気圧以上となっている。そのため、ＰＳＡ装置Ｙ１の吸着塔１０Ｂにおける減圧再生工程の開始直後には、吸着塔１０Ｂからのオフガスは、二連型真空ポンプ装置Ｙ２における真空ポンプ４０Ａを通過した後、一部が真空ポンプ４０Ｂを通過し、一部がバイパスライン６０を通過し、消音器Ｙ３を通じて外部へ排出される。
　また、ステップ１にある吸着塔１０Ｂ（減圧再生工程が行われている）からのオフガスを吸引し続ける真空ポンプ４０Ａからの排気量は、吸着塔１０Ｂと連結されている真空ポンプ４０Ａの吸気口４１の側の圧力（即ち、二連型真空ポンプ装置Ｙ２の入口圧力）に応じて変化する。具体的には、当該減圧再生工程が進行するほど、吸着塔１０Ｂの内部圧力は小さくなり（従って、真空ポンプ４０Ａの吸気口４１側圧力も小さくなり）、それに応じて真空ポンプ４０Ａからの排気量は減少していく。
　ステップ１にある吸着塔１０Ｂからのオフガスを吸引し続ける真空ポンプ４０Ａからのこのような排気量のうち、真空ポンプ４０Ｂの排気量を超える流量のガスは、真空ポンプ４０Ｂにとっての過剰ガスである（上述のように、真空ポンプ４０Ｂの排気容量は、真空ポンプ４０Ａの排気容量より小さい）。真空ポンプ４０Ｂにとっての過剰ガスは、吸着塔１０Ｂの減圧再生工程（ステップ１）の開始時からある期間だけ存在する。減圧再生工程にて吸着塔１０Ｂの内部圧力が小さくなると、真空ポンプ４０Ａの吸気口４１側圧力も同様に小さくなる。それに応じて真空ポンプ４０Ａからの排気量は真空ポンプ４０Ｂの排気容量（吸気容量に同じ）に一致するまで減少し、この一致後は、開閉弁６１が閉状態となるので、真空ポンプ４０Ｂからの排気量は、真空ポンプ４０Ｂの排気量に一致したまま減少し続ける。減圧再生工程における真空ポンプ４０Ａの吸気口４１側の圧力変化は、ガス温度によって図７に示されるようになる。すなわち、ガス温度が高くなると吸着剤のガス吸着量が減少するため、第１真空ポンプ４０Ａの吸気口４１（二連型真空ポンプ装置Ｙ２の入口）圧力は減圧再生時間の中で早く降下し、ガス温度が低くなると吸着剤のガス吸着量が増加するため、この圧力の降下は遅くなる。
　一方、二連型真空ポンプ装置Ｙ２の排気量特性として、図８に吸気口圧力と見掛け排気量（標準状態に換算しない排気量をいい、標準状態に換算した排気量をいう場合には、標準状態を表す“Ｎ”の表示を付加する）、および所要動力の最適な関係を示した。この関係はガス温度には影響を受けず、第１真空ポンプ４０Ａと第２真空ポンプ４０Ｂの連結ライン５２内の圧力が大気圧となる点は吸気口４１での圧力がほぼ－４２ｋＰａＧ付近で移動せず、排気ガスの温度が変わり吸着剤の吸着ガス量が変化しても変わることはない。従って、気流振動のない吸気口４１側近傍に圧力検出器８０を設置し、予め第１真空ポンプ４０Ａと第２真空ポンプ４０Ｂの連結ライン５２内の圧力が大気圧以上となったり大気圧以下となったりするときの変化点に達するときの、入口圧力値（例えば－４２ｋＰaＧ）を設定しておけば第１真空ポンプ４０Ａと第２真空ポンプ４０Ｂを常に無駄のない組み合わせで運転し、二連型真空ポンプ装置Ｙ２として最小の所要動力運転を行うことができる。
　二連型真空ポンプ装置Ｙ２においては、吸着塔１０Ｂの減圧再生工程の開始時から過剰ガスの存在する期間中（即ち、真空ポンプ４０Ａからの排気量が真空ポンプ４０Ｂの排気容量を超えているとき）には、吸気口４１側の圧力が圧力検出器８０の圧力設定値（例えば、－４２ｋＰａＧ）より高いことを検出し、バイパスライン６０の開閉弁６１を開状態として、当該過剰ガスが連結ライン５２からバイパスライン６０に流入するようにガス流れを制御する。また、この圧力が圧力検出器８０の上記圧力設定値となったとき、即ち、真空ポンプ４０Ａからの排気量が漸減して真空ポンプ４０Ｂの排気容量に等しくなったとき、バイパスライン６０の開閉弁６１を閉状態として両真空ポンプ４０Ａ，４０Ｂを完全直列状態とする。
　吸着塔１０Ｂの減圧再生工程の開始時から過剰ガスが生じている期間中にあっては、当該過剰ガスは、連結ライン５２からバイパスライン６０に流入した後、バイパスライン６０内において、バッファー管Ｚ１を通過し、続いて開閉弁６１を通過し、その後に端部Ｅ７とＥ５を介して消音器Ｙ３（または図５の別個の消音器Ｙ３’）に導入され、当該過剰ガスは消音器Ｙ３を介してガス精製システムＸ１外に排気される。これとともに、過剰ガスが生じている状態にあっては、連結ライン５２を介して真空ポンプ４０Ａと連結されている真空ポンプ４０Ｂの排気口４２からもガスが排出される。但し、この場合は、実質的な減圧の仕事は前段の真空ポンプ４０Ａのみにて行われており、後段の真空ポンプ４０Ｂは減圧に実質的に関与していない。真空ポンプ４０Ｂの排気口４２は、配管５３を介して消音器Ｙ３に接続されているので、真空ポンプ４０Ｂを通過したガスは消音器Ｙ３を介してガス精製システムＸ１外に排気される。
　一方、吸着塔１０Ｂの減圧再生工程において過剰ガスが生じていない状態にあっては、完全直列状態にある真空ポンプ４０Ａ，４０Ｂが協働して減圧対象容器たる吸着塔１０Ｂの内部を減圧し、真空ポンプ４０Ｂから所定量のガスが排出される。この排出ガスは、配管５３を介して消音器Ｙ３に導入され、ガス精製システムＸ１外に排気される。このとき、バイパスライン６０の開閉弁６１は閉状態にあるため、バイパスライン６０を通過するガスはない。
　上述のステップ１における吸着塔１０Ｂについての減圧再生工程は、以上のように二連型真空ポンプ装置Ｙ２を減圧稼動させることにより、実行する。上述のステップ３における吸着塔１０Ａについての減圧再生工程も、吸着塔１０Ｂの減圧再生工程に関して上述したのと同様にして二連型真空ポンプ装置Ｙ２を減圧稼動させることにより、実行する。
　二連型真空ポンプ装置Ｙ２の減圧稼動時には、上述のように、減圧開始時に開状態にある開閉弁６１は、真空ポンプ４０Ａからの排気量が漸減して真空ポンプ４０Ｂの排気容量に一致したときに開状態から閉状態へと吸気口４１側の圧力を圧力検出器８０にて検出して切り替えられる。このような構成は、減圧再生工程の後半において真空ポンプ４０Ａと真空ポンプ４０Ｂが直列に作動し二連型真空ポンプ装置Ｙ２を効率よく稼動させるのに資する。しかも、二連型真空ポンプ装置Ｙ２の所要動力を最小化できる圧力検出器８０の設定値は温度変化の影響を殆ど受けないから、減圧開始時からの経過時間を予め設定して開閉弁６１の開閉制御を行う場合と比較して、温度変化による所要動力増加の問題は生じない。
　また、二連型真空ポンプ装置Ｙ２においては、上述のように、単一のモータ５１によって真空ポンプ４０Ａのロータ４０ｂと真空ポンプ４０Ｂのロータ４０ｂとが連動して回転駆動されるように構成されている。このような構成は、二連型真空ポンプ装置Ｙ２の所要動力を低減するうえで好適である。
　次に、バッファー管Ｚ１の作用について詳細に説明する。上述したように、二連型真空ポンプ装置Ｙ２においては、真空ポンプ４０Ａからの排気量は、吸着塔１０Ａまたは吸着塔１０Ｂと連結される真空ポンプ４０Ａの吸気口４１の側の圧力に応じて変化し、吸気口４１側圧力が小さいほど排気量は小さい。したがって、排気量が最大値となるのは、減圧再生工程開始時であり、過剰ガス（真空ポンプ４０Ａからの排気量のうち、真空ポンプ４０Ｂの排気容量を超えるガス量部分）が生じている状態にあっては（過剰ガスが生じているときにはバイパスライン６０の開閉弁６１は開状態にある）、過剰ガス量（流量）が最大値をとるのも減圧開始時である。また、過剰ガスが連結ライン５２からバイパスライン６０に流入する速度も、この減圧開始時に最大となる。バイパスライン６０内にてバッファー管Ｚ１を通過する過剰ガスがバッファー管Ｚ１内に滞留する時間については、連結ライン５２からバイパスライン６０に流入する速度が最大となる減圧開始時に過剰ガスがバッファー管Ｚ１を通過するときに最も短い。減圧開始時に過剰ガスがバッファー管Ｚ１を通過するのに要する時間を、バッファー管内最小滞留時間とする。二連型真空ポンプ装置Ｙ２においては、このバッファー管内最小滞留時間が０.１５秒以上となるように、バッファー管Ｚ１は構成されている。
　減圧稼動中の真空ポンプ４０Ａから排出されるガスにおいては比較的に大きな気流振動が生じる。二連型真空ポンプ装置Ｙ２において過剰ガスが生じている状態にあっては、連結ライン５２からバイパスライン６０に流入する過剰ガスにも比較的に大きな気流振動が生じている。二連型真空ポンプ装置Ｙ２のバイパスライン６０からバッファー管Ｚ１を除いた場合、そのような過剰ガスの気流振動に起因して、当該バイパスライン６０の開閉弁６１のシャフト６１ａの機械的劣化が助長される。これは、気流振動を伴ってバイパスライン６０内を流れるガスに曝され続けるシャフト６１ａは、当該ガスから振動エネルギーを付与され続けて不当に振動し続けるからである。シャフト６１ａのこのような振動は、シャフト６１ａを構成する材料組織の局所的破壊を誘発し、ひいては、シャフト６１ａの機械的強度の劣化を促進するのである。真空ポンプ４０Ａのポンプ機構内にシール水を供給しつつ当該関連ポンプ装置を稼動する場合には、シャフト６１ａの機械的強度の劣化は一層顕著となる。過剰ガスの気流振動に起因するシャフト６１ａの振動の程度は、振動加速度で約１３Ｇ以上に達することがある。
　これに対し、本実施形態に係る二連型真空ポンプ装置Ｙ２においては、バイパスライン６０にバッファー管Ｚ１が設けられ且つバッファー管Ｚ１について前記バッファー管内最小滞留時間が０.１５秒以上となるように構成されていることにより、過剰ガスがバイパスライン６０を通過する際にバッファー管Ｚ１にて過剰ガスの気流振動が効率よく減衰される。したがって、二連型真空ポンプ装置Ｙ２においては、バッファー管Ｚ１より下流に位置する部材（特に開閉弁６１のシャフト６１ａ）の機械的強度の劣化は、充分に抑制される。
　二連型真空ポンプ装置Ｙ２においては、図９に示すように、バイパスライン６０は、開閉弁６１に代えて逆止弁機能を有する開閉弁６１’を備えてもよい。開閉弁６１’は、バイパスライン６０において開閉弁６１’よりもバッファー管Ｚ１の側の圧力が端部Ｅ７の側の圧力よりも高いときに開状態をとり、且つ、バッファー管Ｚ１の側の圧力が端部Ｅ７の側の圧力以下になったときに閉状態をとるように構成されている。このような逆止弁機能を有する開閉弁６１’は、二連型真空ポンプ装置Ｙ２の減圧稼動時にて、減圧開始直後には開状態にあり、真空ポンプ４０Ａからの排気量が漸減して真空ポンプ４０Ｂの排気容量に一致したとき（その時の連結ライン５２内の圧力はほぼ大気圧になっている）に開状態から閉状態へと自動的に切り替わる。このような構成は、真空ポンプ４０Ｂの稼動ロスを低減して二連型真空ポンプ装置Ｙ２を効率よく稼動させるのに資する。
　上述したように、バッファー管Ｚ１は、その内部を通過するガスの流路を局所的に狭めるための絞り部としてオリフィス板７４を有し、且つ、このオリフィス板７４の開口率は、好ましくは２０～４６％であり、より好ましくは２９～３９％である。このような構成は、バッファー管Ｚ１を通過する前記の過剰ガスの気流振動を効率よく減衰させるのに役立つ。また、オリフィス板７４は、絞り部として、その開口率を精度よく調節するうえで好適である。
　上述したように、開口７４ａの縁部の最下端７４ａ’は、バッファー管Ｚ１の内壁面７３’と面一になっている。このような構成により、バッファー管Ｚ１を通過する過剰ガスに含まれる水滴（上述のシール水に由来する）がバッファー管Ｚ１を通過しやすくなる。
　バッファー管Ｚ１においては、オリフィス板７４を設けずに、バッファー管Ｚ１の長さおよび／または内径を適宜設定することにより、前記のバッファー管内最小滞留時間を０.１５秒以上となるように構成してもよい。
　上述したように、バッファー管Ｚ１は、二連型真空ポンプ装置Ｙ２の減圧稼動時にバイパスライン６０の開閉弁６１（または６１’）が開状態である場合において、真空ポンプ４０Ａの排気口４２からの排気量が真空ポンプ４０Ｂの排気容量（吸気容量）を超えているときに当該バッファー管Ｚ１を通過するガスのバッファー管内最大流速が６～１２ｍ／秒となるように、構成されている。バイパスライン６０内にて過剰ガスがバッファー管Ｚ１を通過する際の流速は、連結ライン５２からバイパスライン６０に流入する速度が最大となる減圧開始時に最も大きい。減圧開始時過剰ガスがバッファー管Ｚ１を通過するときの当該流速を、バッファー管内最大流速とする。前記のバッファー管内最小滞留時間について０.１５秒以上を実現しつつ、バイパスライン６０の端部Ｅ７から効率よく過剰ガスを導出するうえでは、バッファー管内最大流速が６～１２ｍ／秒となるようにバッファー管Ｚ１を構成するのが好ましいのである。
　上述したように、バイパスライン６０は、バッファー管Ｚ１の周壁７３における端壁７１側の箇所に設けられたガス入口７３ａにてバッファー管Ｚ１に接続された、バッファー管Ｚ１にガスを導入するための接続管部６２を有する。そして、接続管部６２は、周壁７３の延び方向（図３の水平方向Ｈ）に対し、交差する方向に延び、好ましくは直交する方向（鉛直方向Ｖ）に延び、より好ましくは鉛直方向Ｖに延び且つ鉛直方向Ｖの下側から周壁７３に接続している。このような構成は、前記のバッファー管内最小滞留時間について０.１５秒以上を実現しつつ、バッファー管Ｚ１の小型化を図るのに適する。
　図１０は、第１変形例たるバッファー管Ｚ１’およびその近傍の一部断面模式図である。バッファー管Ｚ１’は、バイパスライン６０における端部Ｅ６の側の端壁７１と、端部Ｅ７の側の端壁７２と、端壁７１，７２間を延びる周壁７３と、複数のオリフィス板７４とを備え、端壁７１は円筒形状である。各オリフィス板７４は、バッファー管Ｚ１’の内部を通過するガスの流路を局所的に狭めるための絞り部であり、開口７４ａを有する。複数のオリフィス板７４は、バッファー管Ｚ１’内のガス流路に沿って配列され、ガス流路にて最も上流側に位置するオリフィス板７４’と、最も下流側に位置するオリフィス板７４”とを含む。このような構成のバッファー管Ｚ１’は、複数のオリフィス板７４によって過剰ガスの気流振動を段階的に減衰させるので、気流振動の減衰効果が高まる。
　図１１および図１２は、第２変形例たるバッファー管Ｚ１”を表す。バッファー管Ｚ１”は、バイパスライン６０における端部Ｅ６の側の端壁７１と、端部Ｅ７の側の端壁７２と、端壁７１，７２間を延びる周壁７３と、バッフル板７５とを備え、周壁７３は円筒形状である。バッフル板７５は、バッファー管Ｚ１”の内部を通過するガスの流路を局所的に狭めるための絞り部である。バッフル板７５における開口率は、好ましくは２０～４６％であり、より好ましくは２９～３９％である。バッフル板７５の開口率とは、バッファー管Ｚ１”の横断面積に対する、バッフル板７５にて占有されていないガス流路の横断面積の比率をいう。このような構成のバッファー管Ｚ１”は、バッフル板７５は、絞り部として機能し、過剰ガスの気流振動を効率よく減衰させる。また、バッフル板７５は、その開口率を調節するのがオリフィス板よりも容易である。
　バッファー管Ｚ１”は、複数のバッフル板７５を備えてもよい。この場合、複数のバッフル板７５は、ガス流路に沿って適宜の間隔をあけて配設され、当該ガス流路にて最も上流側に位置する第１のバッフル板と、最も下流側に位置する第２のバッフル板とを含む。このような構成のバッファー管は、複数のバッフル板７５によって過剰ガスの気流振動を段階的に減衰させるので、気流振動の減衰効果が高まる。
　図１３および図１４は、第３変形例たるバッファー管Ｚ２を表す。バッファー管Ｚ２は、バイパスライン６０’における端部Ｅ６の側の端壁７１と、端部Ｅ７の側の端壁７２と、端壁７１，７２間を延びる周壁７３と、オリフィス板７４とを備え、周壁７３は円筒形状である。端壁７１にガス入口７１ａが設けられ、且つ、端壁７２にガス出口７２ａが設けられている。バッファー管Ｚ２は、ガス入口が周壁７３にではなく端壁７１に設けられている点において、図３に示したバッファー管Ｚ１と異なるが、その他の構成については、図３に示したバッファー管Ｚ１の構成と同様である。
　一方、バイパスライン６０’の接続管部６２’は、端壁７１に設けられたガス入口７１ａにてバッファー管Ｚ２に接続されている。接続管部６２’は、バイパスライン６０’において、バッファー管Ｚ２に対して上流側の直前に位置し、バッファー管Ｚ２へ導入される直前のガスの流路を規定する。また、接続管部６２’は、バッファー管Ｚ２に導入される直前のガスの流れを曲げるための屈曲構造を有する。好ましくは、接続管部６２’は、バッファー管Ｚ２に導入される直前のガス流れを９０度曲げるための屈曲構造を有する。より好ましくは、接続管部６２’は、鉛直方向Ｖにおける下側からガスを導いてバッファー管Ｚ２に導入するように配設されている。
　以上において本発明の実施形態および種々な変形例を説明したが、これらは相互に組み合わせることができる。例えば、図１３に示したバッファー管Ｚ２に図９に示した逆止弁機能を有する開閉弁６１’を組み合わせてもよい。また、図１３に示したバッファー管Ｚ２において、図１０に示したように複数のオリフィス板７４を設けてもよいし、図１１に示した一枚のバッフル板７５（または複数のバッフル板７５）を設けてもよい。さらに、図３に示したオリフィス板７４と図１１に示したバッフル板７５とを組み合わせてもよい。
　次に本発明の実施例について、比較例とともに説明する。但し、比較例は本発明の効果を確認するために出願人が行った実験例であるにすぎず、公知技術に属するものではないことに留意すべきである。
　〔実施例１〕
　二連型真空ポンプ装置Ｙ２の第１真空ポンプ４０Ａの排気容量を１４，８００ｍ3／ｈ、第２真空ポンプ４０Ｂの排気容量を１４，１００ｍ3/ｈのルーツポンプとして直列に接続し、ガス温度３０℃のときに、図１に示すガス精製システムＸ１を使用して、図６に示す吸着工程、減圧再生工程、および復圧工程からなる１サイクル（ステップ１～４）を吸着塔１０Ａ，１０Ｂのそれぞれにて繰り返すことにより、原料ガスたる空気から酸素を取得した。本実施例では、ＰＳＡ装置Ｙ１の原料ブロア２１による空気の供給量は８，３００Ｎｍ3／ｈ（Ｎ：標準状態を表し、以下も同じ）とした。吸着工程にある吸着塔１０Ａ、１０Ｂの内部圧力を最大４０ｋＰaＧとした。また、減圧再生工程にある吸着塔１０Ａ、１０Ｂの内部の減圧再生工程末期圧力は－６９ｋＰaＧとなり、復圧工程にある吸着塔１０Ａ、１０Ｂについては、その内部圧力を大気圧にまで復帰させた。また、吸着塔１０Ａ，１０Ｂについての減圧再生工程は、吸気口４１側の圧力が圧力検出器８０で図８のような特性として、－４２ｋＰaＧの圧力値に到達したときに開閉弁６１が開状態から閉状態となるように設定した。
　本実施例において、二連型真空ポンプ装置Ｙ２は、次のように減圧稼動させた。減圧再生工程の開始時から圧力検出器８０の指示値がほぼ大気圧から－４２ｋＰａＧの間、即ち真空ポンプ４０Ａからの排気量が真空ポンプ４０Ｂの排気容量を超えているときには、バイパスライン６０の開閉弁６１に信号を発信して開状態として、当該過剰ガスが連結ライン５２からバイパスライン６０に流入するようにガス流れを制御した。そして、真空ポンプ４０Ａからの排気量が漸減して真空ポンプ４０Ｂの排気容量に一致したとき、すなわち圧力検出器８０が－４２ｋＰaＧを示したとき、開閉弁６１を開状態から閉状態へと切り替えて両真空ポンプ４０Ａ，４０Ｂを完全直列状態としたうえで、二連型真空ポンプ装置Ｙ２の減圧稼動を継続した。その結果、真空ポンプの積算平均所要動力は２０６ｋｗとなった
　〔実施例２〕
　二連型真空ポンプ装置Ｙ２の第１真空ポンプ４０Ａの排気容量を、１４，８００ｍ3／ｈ、第２真空ポンプ４０Ｂの排気容量を１４，１００ｍ3/ｈのルーツポンプとして直列に接続し、ガス温度４０℃のときに、図１に示すガス精製システムＸ１を使用して、図６に示す吸着工程、減圧再生工程、および復圧工程からなる１サイクル（ステップ１～４）を吸着塔１０Ａ，１０Ｂのそれぞれにて繰り返すことにより、原料ガスたる空気から酸素を取得した。また、ＰＳＡ装置Ｙ１の原料ブロア２１による空気の供給量は８，３００Ｎｍ3／ｈとし、吸着工程にある吸着塔１０Ａ、１０Ｂの内部圧力を最大４０ｋＰaＧとした。減圧再生工程にある吸着塔１０Ａ、１０Ｂの内部の減圧再生工程末期圧力は－７２ｋＰaＧまで降下した。復圧工程にある吸着塔１０Ａ、１０Ｂについては、その内部圧力を大気圧にまで復帰させた。また、吸着塔１０Ａ，１０Ｂについての減圧再生工程は、吸気口４１側の圧力が圧力検出器８０で図４のような特性として、－４２ｋＰaＧの圧力値に到達したときに開閉弁６１が開状態から閉状態となるように設定した。
　二連型真空ポンプ装置Ｙ２については、実施例１と同様の操作を行い圧力検出器８０が－４２ｋＰaＧを示したとき、開閉弁６１を開状態から閉状態へと切り替えて両真空ポンプ４０Ａ，４０Ｂを完全直列状態としたうえで、二連型真空ポンプ装置Ｙ２の減圧稼動を継続した。その結果、真空ポンプの積算平均所要動力は２１３ｋｗとなった
　〔比較例１〕
　実施例１と同様に、二連型真空ポンプ装置Ｙ２の第１真空ポンプ４０Ａの排気容量を１４，８００ｍ3／ｈとし、第２真空ポンプ４０Ｂの排気容量を１４，１００ｍ3/ｈのルーツポンプにして直列に連結し、ガス温度３０℃のときに、図１に示すガス精製システムＸ１を使用して、図６に示す吸着工程、減圧再生工程、および復圧工程からなる１サイクル（ステップ１～４）を吸着塔１０Ａ，１０Ｂのそれぞれにて繰り返すことにより、原料ガスたる空気から酸素を取得した。本比較では、ＰＳＡ装置Ｙ１の原料ブロア２１による空気の供給量は実施例１と同様に８，３００Ｎｍ3／ｈとし、吸着工程にある吸着塔１０Ａ、１０Ｂの内部圧力を最大４０ｋＰaＧとした。また、吸着塔１０Ａ，１０Ｂについての減圧再生工程では末期圧力は－６９ｋＰａＧとなった。開閉弁６１の開状態から閉状態への切り替えは図７のように減圧再生時間が７．５秒経過したときに開閉弁６１が開状態から閉状態となるように設定した。そのときの吸気口４１の圧力は－３５ｋＰaＧを示していた。復圧工程にある吸着塔１０Ａ、１０Ｂについては、その内部圧力を大気圧まで復帰させた。
　二連型真空ポンプ装置Ｙ２は、次のように減圧稼動させた。吸気口４１の圧力が減圧再生工程の開始時から７．５秒間、ほぼ大気圧から－３５ｋＰａＧに至る間、バイパスライン６０の開閉弁６１を開状態として、その後、開閉弁６１を強制的に開状態から閉状態へと切り替えて両真空ポンプ４０Ａ，４０Ｂを完全直列状態とした上で、二連型真空ポンプ装置Ｙ２の減圧稼動を継続した。その結果、真空ポンプ４０Ａ及び４０Ｂの平均積算所要動力は２１６ｋｗとなり、吸気口４１側の圧力検出器８０で制御しない場合より１０ｋｗ増加した。
　なお、この比較例１に対応する吸気口圧力、見掛け排気量及び所要動力の関係を図１４のグラフに示している。
　〔比較例２〕
　実施例２と同様に、二連型真空ポンプ装置Ｙ２の第１真空ポンプ４０Ａの排気容量を１４，８００ｍ3／ｈとし、第２真空ポンプ４０Ｂの排気容量を１４，１００ｍ3/ｈのルーツポンプにして直列に連結し、ガス温度４０℃のときに、図１に示すガス精製システムＸ１を使用して、図６に示す吸着工程、減圧再生工程、および復圧工程からなる１サイクル（ステップ１～４）を吸着塔１０Ａ，１０Ｂのそれぞれにて繰り返すことにより、原料ガスたる空気から酸素を取得した。本比較では、ＰＳＡ装置Ｙ１の原料ブロア２１による空気の供給量は実施例２と同様に８，３００Ｎｍ3／ｈとし、吸着工程にある吸着塔１０Ａ、１０Ｂの内部圧力を最大４０ｋＰaＧとした。また、吸着塔１０Ａ，１０Ｂについての減圧再生工程では末期圧力は－７２ｋＰａＧとなった。開閉弁６１の開状態から閉状態への切り替えは図８のように減圧再生時間が１５秒経過したときに開閉弁６１が開状態から閉状態となるように設定した。そのときの吸気口４１の圧力は－５０ｋＰaＧを示していた。復圧工程にある吸着塔１０Ａ、１０Ｂについては、その内部圧力を大気圧まで復帰させた。
　二連型真空ポンプ装置Ｙ２は、次のように減圧稼動させた。吸気口４１の圧力が減圧再生工程の開始時から１５秒間、ほぼ大気圧から－５０ｋＰａＧに至る間、バイパスライン６０の開閉弁６１を開状態として、その後、開閉弁６１を強制的に開状態から閉状態へと切り替えて両真空ポンプ４０Ａ，４０Ｂを完全直列状態としたうえで、二連型真空ポンプ装置Ｙ２の減圧稼動を継続した。その結果、真空ポンプ４０Ａ及び４０Ｂの平均積算所要動力は２２４ｋｗとなり、吸気口４１側の圧力検出器８０で制御しない場合より１１ｋｗ増加した。
　なお、この比較例２に対応する吸気口圧力、見掛け排気量及び所要動力の関係を図１５のグラフに示している。
　〔実施例１～２および比較例１～２の評価〕
　以上説明した実施例１～２と比較例１～２に基づき、次のように評価することができる。すなわち、二連型真空ポンプ装置Ｙ２における上流側の真空ポンプ４０Ａからの排気量が下流側の真空ポンプ４０Ｂからの排気容量に一致するまで低下した時点（その時点では、連結ライン５２の内部圧力はほぼ大気圧になる）で、開閉弁６１を開状態から閉状態に切り替えるようにすると、二連型真空ポンプ装置Ｙ２での消費動力は最小にすることができる。また、温度が変化した場合でも（実施例１の３０℃と実施例２の４０℃）、二連型真空ポンプ装置Ｙ２における上流側の真空ポンプ４０Ａからの排気量が下流側の真空ポンプ４０Ｂからの排気容量に一致するまで低下する時点における上流側真空ポンプ４０Ａの吸気口４１での圧力はほぼ一定値（実施例１および２では－４２ｋＰａＧ）となる。したがって、上流側真空ポンプ４０Ａの吸気口４１付近での圧力を測定して、開閉弁６１を開閉制御すれば温度変化の影響を回避することができる。
　〔実施例３〕
　二連型真空ポンプ装置Ｙ２のバッファー管Ｚ１がオリフィス板７４を有しないという点以外は、図１から図４に示すのと同様の構成を有するガス精製システムＸ１を使用して、図６に示す吸着工程、減圧再生工程、および復圧工程からなる１サイクル（ステップ１～４）を吸着塔１０Ａ，１０Ｂのそれぞれにて繰り返すことにより、原料ガスたる空気から酸素を取得した。本実施例では、ＰＳＡ装置Ｙ１の原料ブロワ２１による空気の供給量は、４，８００Ｎｍ3／ｈとした。吸着工程にある吸着塔１０Ａ，１０Ｂの内部圧力は大気圧とし、減圧再生工程にある吸着塔１０Ａ，１０Ｂの内部の減圧再生工程末期圧力は－５３０ｍｍＨｇ（ゲージ圧：約－７０ｋＰａＧ）とし、復圧工程にある吸着塔１０Ａ，１０Ｂについては、その内部圧力を大気圧にまで復帰させた。また、吸着塔１０Ａ，１０Ｂについての減圧再生工程は、バッファー管Ｚ１がオリフィス板７４を有しないという点以外は上述したのと同様の構成を有する二連型真空ポンプ装置Ｙ２を減圧稼動させることにより、実行した。真空ポンプ４０Ａとしては、排気容量１０，０００ｍ3／ｈのルーツポンプを採用した。真空ポンプ４０Ｂとしては、排気容量６，０５３ｍ3／ｈのルーツポンプを採用した。バッファー管Ｚ１（オリフィス板７４を有しない）としては、延び方向の内寸法（長さ）が４.４ｍであり且つ内径が４００ｍｍであるものを採用した。
　二連型真空ポンプ装置Ｙ２については、次のように減圧稼動させた。減圧再生工程の開始時から所定の期間であって過剰ガスのあるとき（即ち、真空ポンプ４０Ａからの排気量が真空ポンプ４０Ｂの排気容量を超えているとき）には、バイパスライン６０の開閉弁６１を開状態として、当該過剰ガスが連結ライン５２からバイパスライン６０に流入するようにガス流れを制御した。そして、真空ポンプ４０Ａからの排気量が漸減して真空ポンプ４０Ｂの排気容量に一致したときに開閉弁６１を開状態から閉状態へと自動的に切り替えて両真空ポンプ４０Ａ，４０Ｂを完全直列状態としたうえで、二連型真空ポンプ装置Ｙ２の減圧稼動を継続した。
　二連型真空ポンプ装置Ｙ２のバッファー管Ｚ１について、減圧稼動時における過剰ガスの最小滞留時間（減圧開始直後において、過剰ガスがバッファー管Ｚ１を通過するまでに要する時間）を測定したところ、０.５０秒であった。また、開状態にある開閉弁６１のシャフト６１ａにかかる振動加速度を測定したところ、その最大値は３.０Ｇであった。この振動加速度の測定には、振動計測器（リオン株式会社製 ＶＭ－６１）を使用した。実施例３に関するこれら測定結果については、図１６の表に掲げる。
　〔実施例４～９〕
　二連型真空ポンプ装置Ｙ２におけるバッファー管Ｚ１（オリフィス板７４を有しない）の長さを４.４ｍに代えて３.６ｍ（実施例４）、２.８ｍ（実施例５）、２.１ｍ（実施例６）、１.５ｍ（実施例７）、１.３ｍ（実施例８）、１.０５ｍ（実施例９）とした以外は実施例３と同様のガス精製システムＸ１を使用して、減圧再生工程にて二連型真空ポンプ装置Ｙ２を減圧稼動させつつ、吸着工程、減圧再生工程、および復圧工程からなる１サイクルを吸着塔１０Ａ，１０Ｂのそれぞれにて繰り返すことによって原料ガスたる空気から酸素を取得した。
　実施例４～９における二連型真空ポンプ装置Ｙ２のバッファー管Ｚ１について、二連型真空ポンプ装置Ｙ２の減圧稼動時におけるバッファー管内最小滞留時間を測定したところ、０.４１秒（実施例４）、０.３２秒（実施例５）、０.２４秒（実施例６）、０.１７秒（実施例７）、０.１５秒（実施例８）、および０.１２秒（実施例９）であった。また、実施例４～９の二連型真空ポンプ装置Ｙ２の減圧稼動時に開状態にある開閉弁６１のシャフト６１ａにかかる振動加速度を測定したところ、その最大値は３.１Ｇ（実施例４）、３.１Ｇ（実施例５）、３.２Ｇ（実施例６）、４.５Ｇ（実施例７）、５.５Ｇ（実施例８）、７.０Ｇ（実施例９）であった。実施例４～９に関するこれら測定結果については、図１６の表に掲げる。
　〔比較例３〕
　図１７に示すガス精製システムＸ３を使用して、図６に示す吸着工程、減圧再生工程、および復圧工程からなる１サイクル（ステップ１～４）を吸着塔１０Ａ，１０Ｂのそれぞれにて繰り返すことにより、原料ガスたる空気から酸素を取得した。比較例３で使用したガス精製システムＸ３は、バッファー管Ｚ１を備えない点以外は、例えば実施例３で使用したガス精製システムＸ１と同様の構成を有する。比較例３では、吸着塔１０Ａ，１０Ｂについての減圧再生工程は、バッファー管を通過させないこと以外は実施例３と同様に、真空ポンプ４０Ａ，４０Ｂを減圧稼動させることにより（減圧再生工程途中でバイパスライン６０の開閉弁６１について開状態から閉状態へと切り替える）、実行した。比較例３の真空ポンプ４０Ａ，４０Ｂの減圧稼動時に開状態にある開閉弁６１のシャフト６１ａにかかる振動加速度を測定したところ、その最大値は１３.５Ｇであった。
　以上の実施例３～９および比較例３に関する測定結果については、図１８のグラフにて破線上に示す。図１８のグラフでは、横軸はバッファー管内最小滞留時間（秒）を表し、縦軸は開閉弁シャフトの振動加速度（Ｇ）を表す。また、比較例３ではバッファー管が設けられていないので、図１８のグラフにおける横軸の読みはゼロになる。
　〔実施例１０〕
　二連型真空ポンプ装置Ｙ２におけるバッファー管Ｚ１がオリフィス板７４を有する点以外は実施例３と同様のガス精製システムＸ１を使用し、実施例３と同様に、減圧再生工程にて二連型真空ポンプ装置Ｙ２を減圧稼動させつつ、吸着工程、減圧再生工程、および復圧工程からなる１サイクルを吸着塔１０Ａ，１０Ｂのそれぞれにて繰り返すことによって原料ガスたる空気から酸素を取得した。オリフィス板７４については、バッファー管Ｚ１内において、ガス入口側にある端壁７１から５００ｍｍ離れた箇所に設けた。また、本実施例では、オリフィス板７４として、開口７４ａの直径が２３０ｍｍであるものを採用した。内径４００ｍｍのバッファー管Ｚ１における当該オリフィス板７４（開口７４ａの直径は２３０ｍｍ）による開口率は３３％であった。
　実施例１０における二連型真空ポンプ装置Ｙ２のバッファー管Ｚ１（オリフィス板７４を有する）について、実施例３と同様に、二連型真空ポンプ装置Ｙ２の減圧稼動時におけるバッファー管内最小滞留時間を測定したところ、０.５０秒であった。また、二連型真空ポンプ装置Ｙ２の減圧稼動時に開状態にある開閉弁６１のシャフト６１ａにかかる振動加速度を測定したところ、その最大値は２.１Ｇであった。実施例９に関するこれら測定結果については、図１６の表に掲げる。
　〔実施例１１～１６〕
　二連型真空ポンプ装置Ｙ２におけるバッファー管Ｚ１（オリフィス板７４を有する）の長さを４.４ｍに代えて３.６ｍ（実施例１１）、２.８ｍ（実施例１２）、２.１ｍ（実施例１３）、１.５ｍ（実施例１４）、１.３ｍ（実施例１５）、１.０５ｍ（実施例１６）とした以外は図１に示すガス精製システムＸ１を使用して、実施例３と同様に、減圧再生工程にて二連型真空ポンプ装置Ｙ２を減圧稼動させつつ、吸着工程、減圧再生工程、および復圧工程からなる１サイクルを吸着塔１０Ａ，１０Ｂのそれぞれにて繰り返すことによって原料ガスたる空気から酸素を取得した。
　実施例１１～１６における二連型真空ポンプ装置Ｙ２のバッファー管Ｚ１について、実施例３と同様に、二連型真空ポンプ装置Ｙ２の減圧稼動時におけるバッファー管内最小滞留時間を測定したところ、０.４１秒（実施例１１）、０.３２秒（実施例１２）、０.２４秒（実施例１３）、０.１７秒（実施例１４）、０.１５秒（実施例１５）、０.１２秒（実施例１６）であった。また、二連型真空ポンプ装置Ｙ２の減圧稼動時に開状態にある開閉弁６１のシャフト６１ａにかかる振動加速度を測定したところ、その最大値は２.０Ｇ（実施例１１）、２.１Ｇ（実施例１２）、２.１Ｇ（実施例１３）、２.５Ｇ（実施例１４）、３.０Ｇ（実施例１５）、および４.５Ｇ（実施例１６）であった。実施例１１～１６に関するこれら測定結果については、図１６の表に掲げる。また、実施例９～１６および上述の比較例３に関する測定結果については、図１８のグラフにて太線上に示す。
　〔実施例１７～２２〕
　二連型真空ポンプ装置Ｙ２におけるバッファー管Ｚ１のオリフィス板７４の開口７４ａの直径を２３０ｍｍに代えて１８０ｍｍ（実施例１７）、２００ｍｍ（実施例１８）、２１５ｍｍ（実施例１９）、２３０ｍｍ（実施例２０）、２５０ｍｍ（実施例２１）、２７０ｍｍ（実施例２２）とした以外は実施例１０と同様のガス精製システムＸ１を使用して、減圧再生工程にて二連型真空ポンプ装置Ｙ２を減圧稼動させつつ、吸着工程、減圧再生工程、および復圧工程からなる１サイクルを吸着塔１０Ａ，１０Ｂのそれぞれにて繰り返すことによって原料ガスたる空気から酸素を取得した。内径４００ｍｍのバッファー管Ｚ１における実施例１７のオリフィス板７４による開口率は２０％であり、実施例１８のオリフィス板７４による開口率は２５％であり、実施例１９のオリフィス板７４による開口率は２９％であり、実施例２０のオリフィス板７４による開口率は３３％であり、実施例２１のオリフィス板７４による開口率は３９％であり、実施例２２のオリフィス板７４による開口率は４６％であった。
　実施例１７～２２における二連型真空ポンプ装置Ｙ２のバッファー管Ｚ１について、実施例３と同様に、二連型真空ポンプ装置Ｙ２の減圧稼動時におけるバッファー管内最小滞留時間を測定したところ、全て０.１５秒であった。また、二連型真空ポンプ装置Ｙ２の減圧稼動時に開状態にある開閉弁６１のシャフト６１ａにかかる振動加速度を測定したところ、その最大値は４.２Ｇ（実施例１７）、３.８Ｇ（実施例１８）、３.４Ｇ（実施例１９）、３.０Ｇ（実施例２０）、３.３Ｇ（実施例２１）、４.０Ｇ（実施例２２）であった。実施例１７～２２に関するこれら測定結果については、図１９の表に掲げ、また、図２０のグラフにて太線上に示す。図２０のグラフでは、横軸はオリフィス板７４（絞り部）による開口率（％）を表し、縦軸は、開閉弁６１のシャフト６１ａの振動加速度（Ｇ）を表す。
　〔評価〕
　実施例３～２２と比較例３に係る結果の比較から、バッファー管Ｚ１を設けた図１に示すガス精製システムＸ１（実施例３～２２）では、このようなバッファー管を設けない図１７に示すガス精製システムＸ３（比較例３）よりも開閉弁６１のシャフト６１ａにかかる振動加速度が小さくなる。また、バッファー管の長さが同じであれば、オリフィス板７４を設ける方が（実施例１０～１６）、そのようなオリフィス板を設けない場合よりも開閉弁６１のシャフト６１ａにかかる振動加速度が小さくなる。さらに、過剰ガスの最小滞留時間が０.１５秒以上であるバッファー管Ｚ１を用いる二連型真空ポンプ装置Ｙ２（実施例３～８，１０～１５）においては、開閉弁６１のシャフト６１ａにかかる振動加速度を特に小さくすることができる。

Claims (17)

  1. 　吸気口および排気口を有する容積式の第１真空ポンプと、
    　吸気口および排気口を有するとともに、前記第１真空ポンプの排気容量よりも小さな排気容量を有する第２真空ポンプと、
    　前記第１真空ポンプの前記排気口および前記第２真空ポンプの前記吸気口の間を連結する連結ラインと、
    　前記連結ラインに接続された第１端部およびガスを外部に導出するための第２端部を有するバイパスラインと、
    　前記バイパスラインにおける前記第１端部および前記第２端部の間に配置された開閉弁と、
    　前記第１真空ポンプの前記排気口からの排気量が前記第２真空ポンプの排気容量に一致するまで低下したときに、前記開閉弁は開状態から閉状態へと切り替えるように構成されている、二連型真空ポンプ装置。
  2. 　前記第１真空ポンプの前記吸気口の近傍の圧力を検出する圧力検出器をさらに備え、前記開閉弁は、前記第１真空ポンプの前記排気口からの排気量が前記第２真空ポンプの排気容量に一致したことを示す圧力値まで低下したことを前記圧力検出器が検出したときに、前記開閉弁は開状態から閉状態へと切り替えるように構成されている、請求項１に記載の二連型真空ポンプ装置。
  3. 　前記第１真空ポンプの前記吸気口の近傍の圧力を検出する圧力検出器をさらに備え、前記開閉弁は、前記連結ライン内における圧力が大気圧まで低下したことを示す圧力値を前記圧力検出器が検出したときに、前記開閉弁は開状態から閉状態へと切り替えるように構成されている、請求項１に記載の二連型真空ポンプ装置。
  4. 　前記第１および第２真空ポンプは、それぞれ、ケーシングと当該ケーシング内のロータとを有するルーツポンプであり、単一のモータによって前記第１真空ポンプの前記ロータと前記第２真空ポンプの前記ロータとが連動して回転駆動されるように構成されている、請求項１～３のいずれか一つに記載の二連型真空ポンプ装置。
  5. 　前記バイパスラインは、当該バイパスラインに流入するガスの気流振動を抑制するためのバッファー管を前記第１端部と前記開閉弁との間に備えている、請求項１～４のいずれか一つに記載の二連型真空ポンプ装置。
  6. 　前記バッファー管は、前記開閉弁が開状態である場合において、前記第１真空ポンプの前記排気口からの排気量が前記第２真空ポンプの排気容量を超えているときに当該バッファー管を通過するガスのバッファー管内最小滞留時間が０.１５秒以上となるように構成されている、請求項５に記載の二連型真空ポンプ装置。
  7. 　前記バッファー管は、その内部を通過するガスの流路を局所的に狭めるための絞り部を有し、当該絞り部の開口率は２０～４６％である、請求項５または６に記載の二連型真空ポンプ装置。
  8. 　前記バッファー管は、その内部を通過するガスの流路を局所的に狭めるための複数の絞り部を有し、当該複数の絞り部は、前記流路にて最も上流側に位置する第１の絞り部と最も下流側に位置する第２の絞り部とを含む、請求項５～７のいずれか一つに記載の二連型真空ポンプ装置。
  9. 　前記絞り部は、開口を有するオリフィス板、またはバッフル板である、請求項７または８に記載の二連型真空ポンプ装置。
  10. 　前記絞り部は、開口を有するオリフィス板であり、前記開口の縁部の一部は、前記バッファー管の内壁面と面一となっている、請求項７または８に記載の二連型真空ポンプ装置。
  11. 　前記バッファー管は、前記開閉弁が開状態である場合において、前記第１真空ポンプの前記排気口からの排出ガス量が前記第２真空ポンプの吸気容量を超えているときに当該バッファー管を通過するガスのバッファー管内最大流速が６～１２ｍ／秒となるように、構成されている、請求項５～１０のいずれか一つに記載の二連型真空ポンプ装置。
  12. 　前記バッファー管は、前記バイパスラインにおける前記第１端部の側の第１端壁と、前記第２端部の側の第２端壁と、当該第１および第２端壁の間を延びる周壁とを有し、前記バイパスラインは、前記周壁における前記第１端壁側の箇所にて前記バッファー管に接続された、当該バッファー管にガスを導入するための接続管部を有し、当該接続管部は、前記周壁の延び方向に交差する方向に延びる、請求項５～１１のいずれか一つに記載の二連型真空ポンプ装置。
  13. 　前記バッファー管は、前記バイパスラインにおける前記第１端部の側の第１端壁と、前記第２端部の側の第２端壁と、当該第１および第２端壁の間を延びる周壁とを有し、前記バイパスラインは、前記第１端壁にて前記バッファー管に接続された、当該バッファー管にガスを導入するための接続管部を有し、当該接続管部は、前記バッファー管に導入される前のガスの流れを曲げるための屈曲構造を有する、請求項５～１１のいずれか一つに記載の二連型真空ポンプ装置。
  14. 　圧力変動吸着法を利用してガスを精製するための、吸着剤が内部に充填された吸着塔と、
    　前記吸着塔の内部を減圧するための、請求項１～１３のいずれか一つに記載の二連型真空ポンプ装置と、を備えるガス精製システム。
  15. 　吸気口および排気口を有する容積式の第１真空ポンプと、吸気口および排気口を有するとともに、前記第１真空ポンプの排気容量よりも小さな排気容量を有する第２真空ポンプと、前記第１真空ポンプの前記排気口および前記第２真空ポンプの前記吸気口の間を連結する連結ラインと、前記連結ラインに接続された第１端部およびガスを外部に導出するための第２端部を有するバイパスラインと、前記バイパスラインにおける前記第１端部および前記第２端部の間に配置された開閉弁と、を備える二連型真空ポンプ装置において、前記バイパスライン内に設けるための排ガス振動抑制装置であって、
    　前記第１端部と前記開閉弁との間に、前記バイパスラインに流入するガスの気流振動を抑制するためのバッファー管を備えている、排ガス振動抑制装置。
  16. 　前記バッファー管は、前記開閉弁が開状態である場合において、前記第１真空ポンプの前記排気口からの排気量が前記第２真空ポンプの排気容量を超えているときに当該バッファー管を通過するガスのバッファー管内最小滞留時間が０.１５秒以上となるように構成されている、請求項１５に記載の排ガス振動抑制装置。
  17. 　前記バッファー管は、その内部を通過するガスの流路を局所的に狭めるための絞り部を有し、当該絞り部の開口率は２０～４６％である、請求項１５または１６に記載の排ガス振動抑制装置。
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